Moinmoin, ich möchte gerne das Ausgangssignal eines AD8253 differentiell auf die Reise schicken. Das Signal hat +-10V und 100kHz Bandbreite und soll mit möglichst wenig Verzerrung im Zeitbereich verarbeitet werden. Um das unterschiedliche Propagation Delay eines invertierenden Ausgangs zu vermeiden dachte ich an einen TPH210 in Unity Gain. Zusätzlich soll ein schaltbarer Lowpassfilter mit full BW, 10kHz, 1kHz und 10Hz dazu kommen. Den wollte ich über Kondensatoren und einen 2x4 Mux parallel zu den Feedbackwiderständen des TPHs realisieren. Kann ich dessen Ausgang direkt zum Treiben von maximal 5m Kabel hernehmen oder muss ich mit einem Ausgangswiderstand oder gar zusätzlichen Buffern arbeiten? Die Abschlussimpedanz ist größer 10kOhm. Viele Grüße, DiffOut
DiffOut schrieb: > mit möglichst wenig Verzerrung im Zeitbereich Da rollen sich mir immer ein bisschen die Fingernägel hoch. "Möglichst wenig" - was man bei der PTB in High-Speed-Labors mit Kryo-Technik erreichen kann? Picosekunden? Es geht bestimmt noch weniger - man muss nur ein paar Millionen (oder Milliarden oder...) in die Forschung investieren. Was ich damit sagen will ist hoffentlich klar. Die Frage ist, wie viel Aufwand du für welches Ergebnis zu betreiben bereit bist. Wenn du keine Ahnung hast, wie viel Fehler welche Verzerrung (was immer damit gemeint ist) verursacht, dann ist das nicht gut. Es ist ein Unterschied, ob du am anderen Ende z. B. mit 8, 16 oder 24 Bit digitalisierst. Der Unterschied ist ungefähr ein Faktor 1 : 10000. Oder ob ein Audiosignal in Tonstudioqualität oder nur ein Ultraschall-Beschleunigungsaufnehmer an einer Werkzeugmaschine für eine grobe FFT übermittelt werden soll. Welche "Verzerrung im Zeitbereich" meinst du: Phasengang, Amplitudengang - die wären beide im Frequenzbereich, also Überschwingen, Flankensteilheit? Einen TPH210 habe ich nicht gefunden (Schreibfehler?). 100 kHz sind bei 5 m reine NF. Differentielle Übertragung ist sicherlich keine schlechte Idee. Wieso würde die Verzögerung eines einfacher Inverters schädlich sein? Das solltest du mit Zahlen belegen, aber bitte nicht mit Bauchgefühl. Oder mit den gesamten Hintergrundinformationen. Wie sieht denn dein differentieller Eingang aus, was leistet den der? Wie sieht es denn mit der erforderlichen CMRR aus? Sollte die nicht auch "möglichst hoch" sein? Fazit: Ja, differentielle Übertragung ist in deinem Fall wahrscheinlich sinnvoll. Aber wie viel Aufwand man treiben muss, damit das Signal am Ende nicht unnötig(!) verschlechtert wird, erfordert sehr viel mehr Spezifikation.
Die Bandbreite hatte ich ja bereits angegeben, im schlimmsten Fall handelt es sich um einen Impuls mit 100kHz Bandbreite, was ich durch R3 und C5 versucht habe anzunähern. Entscheidend sind Fehler im Zeitbereich, sprich V/t. Es wird keinerlei FFT oä mit den Daten angestellt. Um das Rauschen am Ausgang zumindest ein bisschen zu unterdrücken, habe ich auch bei voller Bandbreite C1 und C6 eingefügt. Das führt aber zu einem propagation delay von 135ns zwischen positivem und negativem Ausgang, welches ich gerne vermeiden würde. CMRR ist in der Anwendung nicht entscheidend, da der AD8253 nur singleended ausgibt und sich der zweite Eingang des THP210 (das war in der Tat ein Tippfehler) auf GND bezieht um singleended zu differentiell umzusetzen. Viele Grüße, DiffOut
So wie ich das verstehe, willst Du nur Daten über ein 5M Kabel möglichst störungsfrei, rauscharm und unverzerrt übertragen. Man kann es auch kompliziert machen. DiffOut schrieb: > Die Abschlussimpedanz ist größer 10kOhm. Finde ich zu hochohmig Da fängt man sich auch mit nur 5m Kabel eine Menge Müll ein. Dann lieber niederohmig mit ZB. LT1010 treiben. Bandbreite von 100khz ist ja nichts.
DiffOut schrieb: > Das führt aber zu einem propagation delay von 135ns zwischen positivem > und negativem Ausgang, welches ich gerne vermeiden würde. Ich weiß ja nicht, warum du differentiell übertragen willst, aber gegen den delay kannst Du die gleiche Stufe ja nichtinvertierend für den positiven Ausgang spendieren.
Der THP210 hat symmetrische Ausgänge. Wieso taucht das in deiner Simulation nicht auf? Dein ganzer Thread wird dadurch ad Absurdum geführt. ???? Nur nebenbei: Thomas B. schrieb: > Finde ich zu hochohmig > Da fängt man sich auch mit nur 5m Kabel eine Menge Müll ein. Wieso das? Welche Art Müll meinst du? Elektrostatisch oder elektromagnetisch? Im 1. Fall spielt die Parallelschaltung von Quell- und Zielimpedanz eine Rolle, hier also nur die sehr geringe Quellimpedanz. Die 10 kOhm spielen keine Rolle, das dürfen auch 10 GOhm sein, ohne dass mehr Störungen entstehen. Den 2. Fall meinst du wahrscheinlich gar nicht, und dann kommt noch die Symmetrie hinzu, die Probleme durch Ausgleichsströme sehr stark reduziert.
Mit Abschlussimpedanz meinte ich den Eingang des sich nach den 5m Kabel anschließendem Messgeräts. Da kann ich auch nichts dran drehen. Die Simulation sollte nur das Propagation-Delay zeigen wenn man es klassisch mich einem zusätzlichen invertierenden OPV löst. Mittlerweile habe ich Spice-Modelle für den THP210 und den AD8253 gefunden. Ohne Ausgangswiderstände schwingt er ohne Ende, mit R7 und R8 von 50 Ohm ist er stabil, was aber zu einem Fehler in Kombination mit der recht geringen Eingangsimpedanz des Messgeräts führt. Fügt man noch C6 und C7 hinzu und erhöht den Widerstand auf 220 Ohm, wird er zwar stabil. C3 und C4 sollen dann auf 10pF, 1.5nF, 15nF und 1.5uF umgeschaltet werden. Das sorgt allerdings ab 15n für komische Peaks an der Flanke. Ändere ich hingegen C6 und C7, sieht bis auf die komischen Spikes bei 1.5uF alles gut aus. Der Tiefpass scheint auch weiterhin zu funktionieren Da ich das noch nirgends sonst so gesehen habe, handele ich mir dadurch andere Probleme ein? Viele Grüße, DiffOut
DiffOut schrieb: > Mittlerweile > habe ich Spice-Modelle für den THP210 und den AD8253 gefunden. Ohne > Ausgangswiderstände schwingt er ohne Ende, mit R7 und R8 von 50 Ohm ist > er stabil, was aber zu einem Fehler in Kombination mit der recht > geringen Eingangsimpedanz des Messgeräts führt. Fügt man noch C6 und C7 > hinzu und erhöht den Widerstand auf 220 Ohm, wird er zwar stabil. C3 und > C4 sollen dann auf 10pF, 1.5nF, 15nF und 1.5uF umgeschaltet werden. Das > sorgt allerdings ab 15n für komische Peaks an der Flanke. Ändere ich > hingegen C6 und C7, sieht bis auf die komischen Spikes bei 1.5uF alles > gut aus. Der Tiefpass scheint auch weiterhin zu funktionieren Da ich das > noch nirgends sonst so gesehen habe, handele ich mir dadurch andere > Probleme ein? C3 und C4 sind entberlich. Der eigentliche Filterkondensator ist C5. C6 und C7 haben nur ein Bruchteil der Kapazität von C5 und sind abhängig von R4, R5, C5. Das korrekte Verhältnis von C5 zu C6 bzw. C7 lässt sich über einen AC-Sweep (ebener Amplitudengang) oder durch Ansteuerung mit einer Rechteckspannung (auf minimale bis gar keine Überschwinger abgleichen) ermitteln.
C5 soll die Kabelkapazität darstellen. Allerdings ist mir gerade aufgefallen das zwar das Delay zwischen den einzelnen Ausgängen beim THP210 geringer ist, das zum Ausgang des PGAs allerdings deutlich größer. Dazu kommt noch, das der negative Ausgang zu wenig Pegel hat. Dann kann ich mir das ganze auch direkt sparen. Liegt das am THP210? Gibt es bessere differentielle OPVs für +-15V? Viele Grüße, DiffOut
Sag doch ganz einfach mal, welche Auflösung der ADC dahinter hat. Am besten ist natürlich, den ADC gleich mit drauf zu setzen und die 5m digital zu übertragen.
DiffOut schrieb: > Dazu kommt noch, das der negative Ausgang zu > wenig Pegel hat. Wie stark unterscheiden sich denn OUT+ und OUT- tatsächlich? Das ist in deinen Plots nicht so ohne weiteres zu erkennen. Die hohe Genauigkeit des TWP210 bezieht sich auf die Differenzspannung zwischen Out+ und OUT-. Wenn OUT+ etwas höher liegt als PGA udn OUT- etwas niedriger, kann das korrekt sein (solange die Differenz stimmt). Der Mittelwert beider Spannung darf schon mal um ein paar mV von VOCM abweichen - was sich dann in unterschiedlich hohen Signalen für OUT+ und -OUT- bemerkbar macht.
DiffOut schrieb: > Allerdings ist mir gerade aufgefallen das zwar das Delay zwischen den > einzelnen Ausgängen beim THP210 geringer ist Das Delay ist nicht nur kleiner, es ist so klein, dass du es weder simulieren noch messen kannst. > das zum Ausgang des PGAs allerdings deutlich größer. Was spielt das denn für eine Rolle??? > Dazu kommt noch, das der negative Ausgang zu > wenig Pegel hat. Dann kann ich mir das ganze auch direkt sparen. Liegt > das am THP210? Das hast du den THP210 nicht verstanden. Der hat einen Pseudo-Floating-Ausgang. Ähnlich wie bei einem Trafo: Es gibt keine feste Beziehung zu einer Masse, nur du Differenz der Ausgangsspannungen sind relevant. Wenn du beide Ausgänge über gleiche Widerstände auf Masse legst, sind beide Ausgangsspannungen gleich groß. Wenn du einen Ausgang auf Masse legst, liefert der andere die doppelte Spannung. Wie beim Trafo. Das ist der Sinn eines guten differentiellen Ausgangs, nur zwei Masse-bezogene, zueinander inverse Ausgänge sind "zweitklassig". > Gibt es bessere differentielle OPVs für +-15V? 1. Du hast noch nicht verstanden, dass der THP210 viel besser ist, als das, was du brauchst. 2. Es gibt andere, z. B. den OPA1632, die haben andere Stärken, sind aber nicht in allen Beziehungen besser.
DiffOut schrieb: > Kann ich dessen Ausgang direkt zum Treiben von maximal 5m Kabel > hernehmen oder muss ich mit einem Ausgangswiderstand oder gar > zusätzlichen Buffern arbeiten? Die Abschlussimpedanz ist größer 10kOhm. Bei 10 K Abschlussimpedanz kannst Du das 5 m Kabel direkt benutzen. Wenn es symmetrisch ist, um so besser. Die beiden Leiter sollten aber verdrillt sein. Wenn die Übertragung wirklich gut sein soll, dann schau Dich mal bei THAT um. Die gleichen die beiden Kanäle mit Laser ab um die Symmetrie zu erhöhen. http://www.thatcorp.com/datashts/THAT_1200-Series_Datasheet.pdf http://www.thatcorp.com/datashts/THAT_1606-1646_Datasheet.pdf mfg klaus
DiffOut schrieb: > C5 soll die Kabelkapazität darstellen. Mag sein, allerdings wenn umschaltbare Grenzfrequenzen realisiert werden sollen, muss an C5 angesetzt werden. > Dazu kommt noch, das der negative Ausgang zu wenig Pegel hat. > Dann kann ich mir das ganze auch direkt sparen. Die Differenzspannung ist hier von Interesse. Stimmt die?
Der DAC wechselt je nach Anwendung und reicht von 50kSps mit >20Bit bis 10MSps mit 8Bit. Das Signal wird mit anderen Größen im Zeitbereich korreliert. Deshalb ist es absolut entscheidend das ich mir in den Stufen so wenig Delay wie nur irgend möglich einfange. Dementsprechend ist der THP210 für die Anwendung nicht geeignet, denn bei 10MSps sind das immerhin 5 Sample die das Signal zu spät kommt. Das mit der Differenz hingegen passt, die ist zwischen den beiden Kanälen genau so groß wie erwartet. Naja, ich werde wohl einen aktiven Tiefpass zwischen AD8253 und Diffout-Stufe setzen, das ist einfacher zu handhaben und gibt bei voller Bandbreite nur 100ns Delay. Der OPA1632 sieht zwar von der Geschwindigkeit deutlich besser aus, hat aber einen viel zu großen Offset. Beste Grüße, DiffOut
DiffOut schrieb: > denn > bei 10MSps sind das immerhin 5 Sample die das Signal zu spät kommt. Ähm, wenn du verschiedene Wandler hinten dran hast, wirst du evtl. auch feststellen, das du - je nach Wandler - auch dort unterschiedliche Latenzen bekommen wirst. Im Zweifelsfall gibst du auf alle Kanäle das gleiche Signal und ermittelst so die jeweilige Latenz. Da spielen dann die Delays im Leitungstreiber keine Rolle mehr.
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