Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Duty Cycle überwachen


von Marc M. (bench)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo zusammen,

ich habe ein LVDS Signal, das getaktet wird (Bereich ein paar MHz).

Ich möchte den Duty cycle dieses Signals überwachen und sobald dieser zu 
hoch wird, ein EN auf HIGH ziehen.

Ich habe dazu die angehängte Schaltung gefunden.

Hier wird offenbar ein Kondensator mit Hilfe eines TTL Signals geladen 
und gleichzeitig entladen.
Ich würde also einen kleinen SOT23-5 LVDS Receiver nehmen und damit 
"Pulses" speisen.

Vermutlich kann man über R7, die Größe von C3 und den Spannungsteiler 
R6/R5 den Grenzwert einstellen, wann das EN auf LOW gezogen wird.

Über den Spannungsteiler R6/R5 wir der Kondensator wieder entladen, so 
dass die Basisspannung an Q4 immer klein genug bleibt, wenn der Duty 
Cycle klein genug ist.

Einmal ausgelöst, gibt es eine Selbsthaltung, die nur durch RESET = LOW 
aufgelöst werden kann. Hier würde ich einen Taster gegen GND schalten.

Ich habe folgende Fragen:
1. Gibt es eine elegantere Lösung, meine Aufgabe zu lösen, als so viel 
Gemüse auf eine Platine zu bekommen? Gibt es vielleicht fertige ICs, die 
genau das machen?

2. Wie kann ich die Schaltung umbauen, so dass ENABLE invertiert ist?
Ich könnte einen weiteren NPN als Inverter verwenden, so dass die 
Schaltung dann variabel für positive und negative Logik wäre? Aber dann 
hätte ich noch mehr Bauteile.

3. Beim Simulieren ist es mir irgendwie schwer gefallen "die" eine 
Stellschraube zu finden, mit der ich den Duty Cycle Grenzwert erheblich 
ändern könnte bzw. den Ausschaltzeitpunkt im Bereich 10µs bis ein paar 
ms verschieben kann. Ich muss immer die Werte mehrerer Bauteile 
verändern.
Wie kann ich am effizientesten mit Hilfe eines Potis die Ausschaltzeit 
festlegen? R7?

Vielen Dank!

von Marc M. (bench)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hier nochmal als Bild, damit nicht alle LTSpice öffnen müssen :)

von K. S. (the_yrr)


Lesenswert?

Marc M. schrieb:
> Duty Cycle Grenzwert erheblich ändern könnte bzw. den Ausschaltzeitpunkt
> im Bereich 10µs bis ein paar ms verschieben kann

Duty Cycle wird eher in % angegeben, bzw. ohne die Off Zeit/Zyklusdauer 
ist deine angabe wertlos.

Marc M. schrieb:
> Gibt es eine elegantere Lösung, meine Aufgabe zu lösen, als so viel
> Gemüse auf eine Platine zu bekommen?

es gibt Komparatoren mit eingebauter Spannungsreferenz in sot23-6 oder 
ähnlich. dann nur noch ein rc tiefpass, poti auf den komparator, anderen 
eingang auf die referenz.

Wenn du irgendetwas Programmierbares (fpga, uC) daran hängen hast, wäre 
eine software lösung einfacher.

von Marc M. (bench)


Lesenswert?

Hi und vielen Dank!

K. S. schrieb:
> Duty Cycle wird eher in % angegeben, bzw. ohne die Off Zeit/Zyklusdauer
> ist deine angabe wertlos.

Hier meinte ich tatsächlich die Ausschaltzeit und nicht das 
Tastverhältnis an sich.
Je nach Duty Cycle am Eingang würde ich die Zeit, bis das EN 
abgeschaltet wird, gerne einstellen können.

Das Komparator schaue ich mir mal an... Danke!
Hast du eine Art Referenzschaltung dafür?

von Peter D. (peda)


Lesenswert?

Ich würde nen Monoflop + FF nehmen, z.B. 74LVC1G123 + SN74LVC1G175

von Andrew T. (marsufant)


Lesenswert?

Marc M. schrieb:
> 1. Gibt es eine elegantere Lösung, meine Aufgabe zu lösen, als so viel
> Gemüse auf eine Platine zu bekommen? Gibt es vielleicht fertige ICs, die
> genau das machen?

Da Du im MHz Bereich arbeiten möchtest:
2 Monoflop in einem IC Gehäuse .-)

von Marc M. (bench)


Lesenswert?

Hallo,

Monoflop... wie kann sowas aussehen als Überwachung?

Die Haltezeit des Monoflop muss ja irgendwie zum Duty Cycle bzw. der 
Frequenz passen... irgendwie fehlt mir da gerade am Freitagnachmittag 
die Vorstellungskraft.

Da brauche ich doch immer Flanken... sobald der duty cycle 100% ist habe 
ich keine Flanken mehr... nee... ich stehe auf dem Schlauch :(

Wie bekomme ich dann die zeitliche Komponente, so dass nach einer Phase 
mit hohem duty cycle quasi ein interner Wert Richtung Grenzwert zum 
Abschalten geschoben wird, sich dieser aber in Phasen mit geringem Duty 
Cycle wieder nach unten korrigiert?

Ein Zähler zum Vorwärts und Rückwärts zählen? :D
Schieberegister...

Vielen Dank!

von Marcel V. (mavin)


Lesenswert?

Marc M. schrieb:
> Monoflop... wie kann sowas aussehen als Überwachung?

Das erste Monoflop ist mit dem PWM-Signal ODER-verknüpft und wird auf 
die fallende Flanke getriggert. Sobald die PWM zu kurz ist entstehen 
Lücken bei der Addition von PWM-High- plus Monoflopzeit auf 100% 
betrachtet.

Das zweite Monoflop wird als RS-Flip-Flop dahinter geschaltet und löst 
bei einer auftretenden Lücke aus und bleibt solange in dem Zustand, bis 
es zurückgesetzt wird.

von Marcel V. (mavin)


Lesenswert?

Marc M. schrieb:
> sobald dieser zu hoch wird

Ok, ich sehe gerade, du willst es genau anders herum haben. Dann lasse 
ich mir was neues einfallen.

😬

von Klaus H. (hildek)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Marc M. schrieb:
> ich habe ein LVDS Signal, das getaktet wird (Bereich ein paar MHz).
Variable Frequenz? In welchem Bereich?

> Ich habe dazu die angehängte Schaltung gefunden.
Die ist zumindest ungünstig dimensioniert, kann aber den Zweck im 
Prinzip erfüllen, wenigstens für mittlere Tastverhältnisse. Die Diode D1 
muss jedoch weg! Und du lebst von der BE-Schwellspannung von Q4 und die 
driftet mit der Temperatur.

Neben der Dimensionierung passt auch deine Simulationsdauer nicht zu den 
Zeitkonstanten.
Ich habe mal eine Variante angehängt. Optimal ist die auch nicht.

> Vermutlich kann man über R7, die Größe von C3 und den Spannungsteiler
> R6/R5 den Grenzwert einstellen, wann das EN auf LOW gezogen wird.
R5/R6 als Poti und noch ein geeigneter Vorwiderstand beeinflussen das 
auf die richtige Art, ja.
R7 macht was anderes: er ist zusammen mit C3 (der viel zu groß ist) ein 
Tiefpass und die erzeugen eine mittlere Gleichspannung am Kondensator 
proportional zum Tastverhältnis.

> Einmal ausgelöst, gibt es eine Selbsthaltung, die nur durch RESET = LOW
> aufgelöst werden kann. Hier würde ich einen Taster gegen GND schalten.
Ja, aber um Q3 ist alles m.E. zu niederohmig dimensioniert.
>
> Ich habe folgende Fragen:
> 1. Gibt es eine elegantere Lösung, meine Aufgabe zu lösen, als so viel
> Gemüse auf eine Platine zu bekommen? Gibt es vielleicht fertige ICs, die
> genau das machen?
Da du - wie auch genannt, ebenso das invertierte Signal ausgeben willst 
ohne Zusatzaufwand (wasch mich aber mach mich nicht nass 😀), würde ich 
hier einen µC nehmen und mit einem ADC die Spannung zwischen R5 und R6 
messen. An einen zweiten ADC-Kanal ein Poti anschließen zur Veränderung 
der Schwelle. Zwei Ausgänge, invertiert und nicht invertiert für Enable 
und ein Eingang für Reset. Das macht ein Tiny13 oder 25 locker.

> 3. Beim Simulieren ist es mir irgendwie schwer gefallen "die" eine
> Stellschraube zu finden, mit der ich den Duty Cycle Grenzwert erheblich
> ändern könnte ...
Stellschrauben: siehe oben! Im Prinzip ein Poti statt R5 und R6 für den 
Duty Cycle.

> Wie kann ich am effizientesten mit Hilfe eines Potis die Ausschaltzeit
> festlegen? R7?

Den Ausschaltzeitpunkt in der Schaltung zur verändern ist problematisch. 
Man müsste C3 und R5+R6 gleichzeitig ändern, ebenso R7. Mit der 
µC-ADC-Lösung sollte es deutlich leichter gehen. Man muss die schnellste 
Abschaltzeit mit der RC-Kurve einstellen ohne den Rippel für die 
Erkennung zu groß werden zu lassen. Längere Abschaltzeiten wären dann 
wieder kein Problem mit dem µC.
Die Forderung ab 10µs ist bei 1MHz Signalfrequenz trotzdem nicht zu 
schaffen; irgendwas zwischen 100µs und 1ms schätze ich mal.

Sonst müsste man mit dezidierter HW das Tastverhältnis vermessen. Für 1% 
Auflösung heißt das bei 2MHz Signalfrequenz aber: die HW muss mit 200MHz 
zählen und vergleichen ...
Wenn dir aber, wie genannt, ein zusätzlicher Transistor und ein paar 
Widerstände schon zu viel sind, dann brauchst du über die Variante nicht 
nachdenken.

von Marcel V. (mavin)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Marc M. schrieb:
> Ich könnte einen weiteren NPN als Inverter verwenden

Ja.

Marc M. schrieb:
> Wie kann ich am effizientesten mit Hilfe eines Potis die Ausschaltzeit
> festlegen?

R5 und R6 als 10k Poti auslegen.

Klaus H. schrieb:
> Und du lebst von der BE-Schwellspannung von Q4 und die driftet mit der
> Temperatur.

Dafür kann man einen 1k Widerstand in die Emitterleitung von Q4 legen. 
Das hilft wenigstens etwas.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.