Analogschalter Nachschwingen unterdrücken

[Karls Q. (karlsquell)]

Hallo,
ich habe mir eine Platine mit einem analogen Wechselschalter (ADG1419) 
gebaut um zwei Signale abwechselnd durchzuschalten.

Der Testaufbau sah folgendermaßen aus:

NO-Pin: +10V
NC-Pin: GND
Com: Oszilloskop
Freigabe: Frequenzgenerator (Rechteckimpuls)

Versogungsspannung ist +15V, GND, -15V

Die Anschlusspinne des ICs sind auf BNC-Buchsen herausgeführt. Es gibt 
sonst keine weiteren Bauteile auf der Platine außer noch zwei 100nF 
Kerkos an den Versorgungspinnen des ICs.

Jetzt ist mir aufgefallen, dass der Analogschalter beim Ein- und 
Ausschalten stark prellt, bzw schwingt (etwa 1µs lang). Unabhängig 
davon, wie lange der Freigabeimpuls ist. Diesen habe ich zwischen 1µs 
und 100µs gewählt (1MHz-10kHz).

Da ich keine App-Note zu der Beschaltung von Analogschaltern gefunden 
habe, würde ich gern wissen, wie man das Schwingen verringern kann.

Gruß
Johannes

[meckerziege (Gast)]

Da kann nix prellen, der hat interne Mosfets die das Signal schalten.
Ich verwende ähnliche analogschalter von AD, da hab ich kein Problem.

Schwingt ggf die angeschlossene Schaltung kurz? Im umschaltmoment ist 
die signal Änderung sprungartig.

[Peter R. (Gast)]

Das kann auch an den Leitungen  liegen, die zum Schalter führen oder an 
der Leitung des Oszilloskopf-Tastkopfs. Besonders der Masseanschlus des 
Scope-Tastkopfs ist dafür ein Kandidat.

Ein Bild oder eine Skizze des "prellens" mit Angabe von Dauer usw. wäre 
da gut.

[Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill)]

Analogschalter prellen nicht. Bei einem schlechten Massekonzept können 
aber natürlich die Flanken des Schaltsignals in den analogen Signalweg 
einkoppeln. Ebenso kann es sein, dass die Flanken nicht steil genug sind 
und es deswegen zu Oszillation o.ä. bei der Flankenerkennung kommt. Im 
Zweifelsfall wäre es daher sinnvoll, einen Schmitttrigger o.ä. 
vorzuschalten.

Kannst Du wirklich sicher sein, dass der Low-Pegel direkt am Eingang des 
Analogschalters wirklich hinreichend schnell unter der erforderlichen 
0,8V sinkt?

Hast Du ausgerechnet, zu welchem Spannungsimpuls die während des 
Schaltvorganges injizierte Ladung führt? Insbesondere bei einem 
hochohmigen Ausgang mit weniger Picofarad an Kapazität kann man da so 
manche Überaschung erleben. Bei einer Messschaltung, die ich kürzlich 
entworfen habe und die sehr kapazitätsarm aufgebaut ist, erfolgt die 
Beschränkung der Messauflösung tatsächlich fast nur durch die 
Ladungsinjektion, obwohl es sich um einen Analogschalter mit nur 0,5pC 
handelt, dessen analoger Arbeitspunkt auch so gelegt wurde, dass er in 
den Bereich minimaler Ladungsinjektion fällt.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Karls Q. schrieb:
> Der Testaufbau sah folgendermaßen aus:
>
> NO-Pin: +10V
> NC-Pin: GND
> Com: Oszilloskop
Schließ mal an den COM noch eine sinnvolle Last an. Denn so wie dein 
Messaufbau aussieht, vermisst du eher den Tatskopf als den Schalter...

> Da ich keine App-Note zu der Beschaltung von Analogschaltern gefunden
> habe, würde ich gern wissen, wie man das Schwingen verringern kann.
Blättere mal zur Seite 12 des Datenblatts deines Bausteins. Dort ist die 
passende Messschaltung...

[Karls Q. (karlsquell)]

Ich habe mal Bilder gemacht:

Bild "Frequenzgenerator": Zeigt den Rechteckimpuls der Freigabe. Für das 
Bild habe ich den FG direkt über ein BNC Kabel mit dem Oszi verbunden.


Bild " Ohne_C...":
Kanal Blau: +10V direkt an Pin NO
Kanal Gelb: Freigabeimpuls vom FG
Kanal Grün: Com-Pin von IC

Man sieht, dass durch das Schalten auch eine Störung in die 10V 
eingekoppelt wird.

Bild " mit_C_...":
gleiche Kanalbelegung.

Hier habe ich einen 100nF Kondensator zwischen NO-Pin und GND 
geschaltet.

Haben die BNC-Leitungen solch einen Einfluss, dass die +10Volt Spannung 
so verfälscht wird?
Den Einfluss kann ich auch direkt am Netzteil messen. Netzteil wurde 
auch mal ausgetauscht mit dem gleichen Ergebnis.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Karls Q. schrieb:
> Haben die BNC-Leitungen solch einen Einfluss, dass die +10Volt Spannung
> so verfälscht wird?
Wie sieht denn der Messaufbau in der Realität aus? Wie lang sind die 
Leitungen? Wie sind sie terminiert? Wie ist die Masseführung?

[Karls Q. (karlsquell)]

Lothar M. schrieb:
> Schließ mal an den COM noch eine sinnvolle Last an. Denn so wie dein
> Messaufbau aussieht, vermisst du eher den Tatskopf als den Schalter...

Sorry, hab ich vergessen zu sagen. Die Bilder sind entstanden mit einer 
100 Ohm Last. Variiert man die Last, ändert sich nicht viel. Auch nicht 
mit einer zusätzlichen Kapazität.

Lothar M. schrieb:
> Wie sieht denn der Messaufbau in der Realität aus? Wie lang sind die
> Leitungen? Wie sind sie terminiert? Wie ist die Masseführung?

Die BNC-Leitungen sind alle ca. 50cm lang.
COM ist direkt über BNC-Leitung mit Oszi verbunden. Die Last ist mit 
Klemmen befestigt.

Freigabe ist direkt über BNC-Leitung mit Freq.Gen. verbunden.

NO und NC sind über "Freileitung" mit Netzteil verbunden. Hier wurden 
auch mal zu Testzwecken BNC-Leitungen verwendet.

Zur Masse: Netzteile sind untereinander mit Leitungen verbunden. Eine 
Masse geht von Netzteil zur Platine. Die Platine hat ein großes 
Massepad.
Oszi und Freq.Gen. bekommen Masse über BNC-Leitungen von der Platine.
Alles ist zozusagen Sternförmig miteinander verbunden.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Karls Q. schrieb:
> Man sieht, dass durch das Schalten auch eine Störung in die 10V
> eingekoppelt wird.
Oder in die Masse...
Verbinde mal am Messpunkt das Signal mit der Masse (also Quasi "Masse 
gegen Masse" messen). Was bleibt zeigt das Oszi an?

Ich vermute, du hast ein "simples" Terminierungsproblem. Kannst du den 
Oszi-Eingang auf 50 Ohm Impedanz umschalten?

Siehe z.B. auch den Beitrag "Re: Signalproblem bei langem Kabel"

[Karls Q. (karlsquell)]

Hallo,
sorry am Wochenende konnte ich leider keine Messungen durchführen.

Am Oszilloskop kann ich die Eingangsimpedanz nicht umstellen.

Ich habe zu den +10Volt einen 100Ohm Serienwiderstand hinzugefügt, 
dadurch sind die Überschwinger schon mal deutlich besser geworden, aber 
noch nicht verschwunden. Dies zeigt das erste Bilde.

Einen Serienwiderstand zu der Freigabe brachte keine Änderung.

Lothar M. schrieb:
> Verbinde mal am Messpunkt das Signal mit der Masse (also Quasi "Masse
> gegen Masse" messen). Was bleibt zeigt das Oszi an?

Den Punkt habe ich nicht ganz verstanden. Mit Signal meinst du gewiss 
den Tastkopf vom Oszi und nicht das Kurzschließen des Signals.

Auf der Masse von der Platine habe ich keine Störungen gesehen, aber auf 
dem Massepunkt der Stromversorgungen (Platinenversorgung und +10Volt 
Signal)ist Bild 2 (Blaues Signal) entstanden.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Karls Q. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Verbinde mal am Messpunkt das Signal mit der Masse (also Quasi "Masse
>> gegen Masse" messen). Was bleibt zeigt das Oszi an?
> Den Punkt habe ich nicht ganz verstanden. Mit Signal meinst du gewiss
> den Tastkopf vom Oszi und nicht das Kurzschließen des Signals.
Du klemmst die Tastkopfmasse des Oszis an die Masse deiner Schaltung und 
misst mit der Tastkopfspitze an anderen Massepunkten deines 
Messaufbaus. Dabei musst du immer im Auge behalten, dass auch die Masse 
deines Tastkopfes mit Erde verbunden ist und irgendwie die Messung 
beeinflusst.

Karls Q. schrieb:
> aber auf dem Massepunkt der Stromversorgungen (Platinenversorgung und
> +10Volt Signal)ist Bild 2 (Blaues Signal) entstanden.
Und das wird offenbar dem Signal überlagert. Jetzt wäre ein Foto vom 
Messaufbau interessant. Oder eine Sizze mit Leitungslängen und den 
beteiligten Komponenten...

[Karls Q. (karlsquell)]

Also es lag tatsächlich an den Leitungen bzw Aufbau.

Für das Foto hatte ich z.B. die Last und GND-Verbingung am NC-Eingang 
Steckbar aufgelötet, und siehe da... keine Überschwinger mehr im 
Ausschaltzeitpunkt.

Und ein Serienwiderstand von 100 Ohm in der +10Volt Leitung am 
NO-Eingang haben die Überschwinger im Einschaltzeitpunkt gekillt.

Man kann auch in den Signalverläufen den kap. Anteil der Leitungen 
erkennen. Auch wenn der Lastkondensator entfernt wird, entspricht die 
steigende Flanke (grün) einer Ladekurve eines Kondensators. Erst mit dem 
entfernen des BNC-Kabels stellt sich eine deutliche Besserung ein.

Vielen Dank!

Gruß
Johannes