08-19-2017, 04:43 PM (This post was last modified: 08-19-2017, 04:47 PM by Dragan100.)
Za sada Buffer za trougao, koji je takodjer u NFBju pa i njegova brzina utiče na odziv,
pojačanje mu je za nijansu manje nego 1.
Spice modeli skinjeni sa ONsemi stranice
BW DC(0dB) - 100MHz (-3dB)
SR cca 900-1000V/usec
rise fronta 1V/1nsec
fall fronta 0,5V/1nsec
na slici je oscilogram četvrtke 20MHz amplitude 2,25Vpeak
08-19-2017, 05:34 PM (This post was last modified: 08-19-2017, 06:02 PM by mikikg.)
Ili ako je problem sa izlaznom strujom (snagom) moze da se napravi nesto sa OP + SiC, a u krajnjem slucaju imaju i specializovanih RF pojacavaca koliko hocete na trzistu i to vrlo finih sa mecovanim 50ohm izlazima itd.
Ima kompletnih transivera, sa PGA, sa integrisanim ziratorima i filterima ...
Teze je naci dobre komplementarne parove tranzistora za HF nego dobar OP za to. Da ne pricam koliko to ima svojih prednosti.
Samo molim bez diskusije oko cene, nema opravdanja za to Koliko tranzistora treba da se kupi da bi se valjano uparili, koliko vremena to oduzima, sta ce mo sa strujnom zastitom ili SWR ... ?
Ja bih pre stavio jedno 5-6 paralelnih OP ova ako treba veca struja nego se zezati sa tim tranzistorima
Moj stav je kada se nesto pravi i projektuje od nule u 21. veku, ne idem i jurim arhaicne komponente nego odem na Digi-Key ili Mouser i trazim sta najbolje ima u tom trenutku sto mi odgovara sa cenom.
Ako neka komponenta nema kod ovih distributera, to je za mene precrtano i mogu samo da zaboravim na nju. Da jurim kod koje-kakvih preprodavaca i da me deru ne pada mi napamet i kada mi stradaju da opet prolazim kroz nerviranje i placam debelo nesto sto se sad menja drasticno naprednijim komponentama.
Onaj buffer koji sam dao u shemi, u prethodnom postu, sa najjeftinijim BC547/557 i BF245 driverom ima strahovito veliku strminu. Odziv mu je testiran cetvrtkom od +/-5V sa trise=tfall=6ns, generisanom iz HP8160 pulse generatora, a snimanje je vrseno na Tektronix 485, sa terminacijom od 50ohm i nije bilo moguce izmeriti razliku izmedju ulazne i izlazne cetvrtke. Barem sa instrumentacijom koju ja posedujem. Verovatno kada bih imao generator impulsa koji generise recimo 1ns strminu da bi bilo moguce videti kolika je realna strmina buffera.
Za swing od +/-1,5V istini za volju i nije potreban previse brz buffer. Evo i zasto. Ukupan swing je 3V, a najkraca moguca pojava koja se bufferuje traje oko 20ns. To znaci da je (teorijski) za buffer sasvim dovoljan slew rate od 450V/us da verno prenese napon na kondenzatoru.
Dragan100 je na shemi buffera koju je dao resio current sink na ulaznom delu buffera sa 'bratskim' j-fetom identicnim ulaznom. To se tako i radi, medjutim SAMO kada su fetovi savrseno jednaki, za te potrebe je za ulaze osciloskopa tektronix recimo koristio dulane J-fetove, samo sto su ove komponente krvnicki skupe i nedostupne, te je i onaj (dosta losiji) strujni ponor koji sam ja upotrebio na shemi sasvim dovoljan.
Konacno, offset samog buffera nije preterano bitan jer maksimalni i minimalni nivo na njegovom izlazu odredjuje zapravo histerezisni prekidac koji preklapa punjenje/praznjenje timing kondenzatora, te ako sam buffer i ima nekakav offset, to ce biti anulirano.
Jedini realan problem sa brzinom u generatoru funkcija/impulsa kako god on bio konstruisan (ovo vazi i za naprave sa digitalnom sintezom) jeste izlazni stepen, koji mora da ostvari strahovito veliki swing za ultrakratka vremena. To se resava sa snaznim RF tranzistorima za VHF podrucje ili pak sa SiC mosfetima (sa SiC nisam radio, ja sam koristio Motoroline tranzistore za 800MHz). Najcesce se stackuju dva pojacavaca gde se DC povratna veza ostvaruje preko relativno brzog operacionog pojacavaca sa sto manjim offsetom i driftom (OP37 npr), a sam izlaz se drajvuje kapacitivnom spregom bez povratne veze kako bi se ostvario sto je moguce veci slew rate.
Dobra referenca je pogledati recimo izlazni stepen od HP3312A ili od Wavetek 166 generatora funkcije, a service manuali se mogu naci u linkovima:
Ma slažem se @Miki, neki Video Opamp ranga 1-2GHz i strujom barem 25-50mA
recimo LMH6321 i slični...
No pitanje se odvija oko histerezisnog switch-a za swingovanje oko +/-5Vpeak i što strmijim ivicama ranga par nsec,
i šta se nadje od dostupnih brzih BJTja (NPN i PNP complementarca)
Video bufferi su ponajviše diamond bufferi (oni sa pojačanjem x1) i može se isterati sa njima i koji GHz (@ -3dB)
ali limitirani su disipacijom pa kad se želi malo to opteretiti počinju se javljati interne protekcije
zamislite swing +/-par Vpeak-a na opterečenju ranga nekoliko stotina ohma i sa brzinom ivica od par nsec
dI/dt je "strašan" ... i tako i sa disipacijom tih vršnih elementa.
Diskretno se to malo rastereti (tu disipaciju) iako radimo SMD (vodovi PCBja, lemna mesta...),
nešto čemo nakupiti parazita, ako smo pedantni u designu, ništa strašno.
Evo jednog brzinskog diamond buffera, sa malo večim mirnim strujama (to se u op-ampu nemožemo priuštiti)
izlazi su na cca 8-10mA, a ulazni diamond sa 4-5mA svaki BJT time i dostignemo i širi BW
a širinom BWa i vrlo visok SR!
Video OP-ovi su druga fela, kod njih se trazi izuzetno mali THD i IMD ali zato ih nema za relativno vece snage.
Ovi gore su ADSL liniski drajveri, relativno snazni, sa nesto losijom distorzijom ali mislim da je to i dalje ispod nivoa distorzije signala koji ulazi u njega.
08-20-2017, 01:05 PM (This post was last modified: 08-20-2017, 01:44 PM by mikikg.)
Inace pogledao sam shemu Wavetek-a, imaju u izlazu stare-dobre 2N3866 kojih i ima da se nadju, evo ga kod Mouser-a:
http://eu.mouser.com/ProductDetail/Central-Semiconductor/2N3866/?qs=%2fha2pyFaduhOoy9bq55cTxXaph6MfSX0fjIJq2ICNWSviWvr5%252bPWTA%3d%3d
Ali njegov brat PNP 2N5160, nema nigde : (
https://octopart.com/search?q=2n5160&start=0
Definitivno ce biti problem naci RF komplementarni par nesto vece snage (>1W).
Oni spomenuti u SOT-23 kucistu su bas buvice, slabo je to ...
Spomenuti LMH6321 je mozda jos i najbolje resenje, i to ici na par paralelnih komada zbog robusnosti i lakseg hladjenja, tj da trpi vecu discipaciju.
PS: Izlazni stepen nekog generatora je najvise ugrozen deo uredjaja. Ni jedan drugi deo nije toliko ugrozen nekim spoljnim faktorima, te kratak spoj, te naponski spicevi, los SWR, slucajno iverzno upucan napon u izlaz, ESD itd.
Zato potenciram da se taj deo uradi najbolje sto moze i debelo predimenzionisan (da svaki pojedinacni OP radi sa npr 1/3 ili 1/4 snage tako sto se limitira struja na izlazu sa otpornikom ali i da oni stite OP-ove od spolja upucanog napona do sta znam +/-50V) i cak razmisljati da ako strada da moze da se kasnije ponovo kupi ta komponenta bez neke preterane komplikacije i naravno uciti se na greskama da se to vise ne dogodi.
Znam da svi ozbiljni Signal Generatori (za funkciske ne znam) obavezno imaju zastitu na izlazu od inverzno upucanog napona, veoma lako se moze doci u tu situaciju, jedna greska u T/R swichu i ode sva snaga predajnika u generator ...
@ Miki, kad se vec razbacujemo sa brzim op-ampovima, imam par Texasovih LM7171 koji tuku 4100V/us, i komad izadje oko 3E u nabavci, sto je za takav op-amp bagatela...
Medjutim sa paralelizovanjem op-ampova za brze strmine se pojavljuju strasni problemi oko delay-a kroz svaki op-amp.
Inace, nedostatak P-tranzistora se moze donekle premostiti koriscenjem izlaza sa kvazikomplementarnim parom, dakle dva jaka N tranzistora (namerno ne govorim NPN jer je sasvim moguce koristiti i N-mosfete, posebno SiC).
Definitivno ce biti problem naci RF komplementarni par nesto vece snage (>1W).
Oni spomenuti u SOT-23 kucistu su bas buvice, slabo je to ...
Spomenuti LMH6321 je mozda jos i najbolje resenje, i to ici na par paralelnih komada zbog robusnosti i lakseg hladjenja, tj da trpi vecu discipaciju.
PS: Izlazni stepen nekog generatora je najvise ugrozen deo uredjaja. Ni jedan drugi deo nije toliko ugrozen nekim spoljnim faktorima, te kratak spoj, te naponski spicevi, los SWR, slucajno iverzno upucan napon u izlaz, ESD itd.
Zato potenciram da se taj deo uradi najbolje sto moze i debelo predimenzionisan (da svaki pojedinacni OP radi sa npr 1/3 ili 1/4 snage tako sto se limitira struja na izlazu sa otpornikom ali i da oni stite OP-ove od spolja upucanog napona do sta znam +/-50V) i cak razmisljati da ako strada da moze da se kasnije ponovo kupi ta komponenta bez neke preterane komplikacije i naravno uciti se na greskama da se to vise ne dogodi.
Znam da svi ozbiljni Signal Generatori (za funkciske ne znam) obavezno imaju zastitu na izlazu od inverzno upucanog napona, veoma lako se moze doci u tu situaciju, jedna greska u T/R swichu i ode sva snaga predajnika u generator ...
Tom diamond bufferu iz mog prijašnjeg posta mogli bismo dodati po-neku zaštitu
-dva para izlaznih da rasteretimo disipaciju SOT23 MMBTH10/81 ili iči na par 2N3866/CM5160
-ugurati strujni limiter koji neče svojim prisustvom oklestiti BW (malo hoče jer se onda veze-čitaj paraziti umnožavaju malo-po-malo)
da limitiramo njegov izlaz na nekih 100-150mA
Paralelovanje više op-ampova/buffera koji imaju ultra visoki SR teška je situacija.
ponajviše jer jih treba uparivati po SR
-brz 50-100MHz generator četvrtki (2-3Vpeak) i barem 200-500Mhz osciloskop (sa dva kanala, gledajuči ulaz i izlaz baffera)
i tako snimljenim oscilogramima nači "što-podjednake DUT"
onda je dovoljan mali otpornik na izlazu svakog da se poraspodjele opterečenja...
Težka zadača, mnogo uzorka (možda naletimo na traku koja ima uzastupce mnogo podjednakih uzorka, srečom!!!)
-ali imamo tako na volju bezbroj protekcija i pogotovo ThermalShutDown kojeg u diskretnoj gradji nikako da implementiramo
Poigraču se sa tim diskretnim bufferom, po simulacijskom oscilogramu sa zadnjim spice modelima "tuče" cca 4,5-5V/100psec
ali dodatkom svih parazita (neznaju se još, jer treba to fizički odraditi na PCBju) biče naravno manje , ...koliko manje ? 5-10X?
probaču sa dva para MMBTH10/81,
a može i sa parom 2N3866/CM5160,
dodati strujni limiter(e),
ali sam kod takvih SR/BW radije sa SMD komponentama.
PCB barem dvoslojni, a preko izlaznih SOT23 staviti flah AL (oko 0,5mm) kao hladnjačič sa potencialom GND,
koji se može produžiti preko cijele PCB
pa služi kao GND plane, kao i donji(drugi)sloj PCBja
zalepiti ga sekundnim lepkom direktno na njihovo kučište SOT23 (4 kom-dva para),
uostalom vodovi PCBja i lemna mesta takodjer su vrsta hladnjačiča
pa če pridonjeti boljem hladjenju izlaznih
LM7171 jeste brzog SR ali mu je BW več u pitanju,
no mogao bi rešiti situaciju, ali simulacijom četvrtke na 10MHZ@+/-3Vpeak več ima poteškoča...
Dragane,
nema potrebe da se razvija buffer velike snage, jer se buffer koristi samo kako bi se preslikao napon na kondenzatoru za integraljenje, samo na niskoj impedansi! Izlazna struja iz buffera je reda veličine 1mA, pošto buffer služi da 'hrani' histerezisni switch i sine-shaper, čiji ulazi troše veoma malo. Iz razloga što radi sa relativno malim naponskim swingom, ne mora da bude ni bog zna koliko velikog slwe rate-a. Kao što sam napisao 450V/us je već više nego dovoljno, a običan buffer sa parom j-fetova na ulazu i BJT sa ft=200MHz ima preko 2kV/us strmine.
Ono što treba razvijati da bude velike snage i velike brzine je izlazni pojačavac koji mora da ima naponsko pojačanje od nekoliko puta, veliku izlaznu snagu, protekciju od kratkog spoja, termal shutdown i ostalo.
(08-21-2017, 02:05 PM)Dragan100 Wrote: Poigraču se sa tim diskretnim bufferom, po simulacijskom oscilogramu sa zadnjim spice modelima "tuče" cca 4,5-5V/100psec
ali dodatkom svih parazita (neznaju se još, jer treba to fizički odraditi na PCBju) biče naravno manje , ...koliko manje ? 5-10X?
probaču sa dva para MMBTH10/81,
a može i sa parom 2N3866/CM5160,
dodati strujni limiter(e),
Evo...
Poigrao sam se... :-)
Ubacio sam strujne limitere u napajanje (sada 225mA max za dva para izlaznih)
koji se štelujeju samo jednim otpornikom/grani napajanja
Za izlazne sam upotrebio 2N3866/CM5160 sa po 5,5mA mirne struje/izlaznom paru,
dok je ulazni diamond buffer sa po 2,5mA po ulaznom BJTju MMBTH10/81 (SMD) ili MPSH10/81 (TH),
tako da dostiže cijeli buffer širi BW i vrlo brz SR (ocenite sami iz priložene slike grafa i oscilograma)
Opadaju tako i 2nd i 3th harmonici, pa je i ukupan THD tako manji ili bolji...
Ppojačanje je oko x1, zapravo malo manje x0,95-0,98,
pa ako hočemo nešto sveukupnog pojačanja, staviti ispred buffera odgovarajuči op-amp,
buffer koji je sada open-loop voltage follower, zarobimo tako sa NFB u closed-loop sa op-ampom
recimo upotrebom THS3201 ili sličnih...
(08-22-2017, 10:47 AM)Papak Wrote: Dragane,
nema potrebe da se razvija buffer velike snage, jer se buffer koristi samo kako bi se preslikao napon na kondenzatoru za integraljenje, samo na niskoj impedansi! Izlazna struja iz buffera je reda veličine 1mA, pošto buffer služi da 'hrani' histerezisni switch i sine-shaper, čiji ulazi troše veoma malo. Iz razloga što radi sa relativno malim naponskim swingom, ne mora da bude ni bog zna koliko velikog slwe rate-a. Kao što sam napisao 450V/us je već više nego dovoljno, a običan buffer sa parom j-fetova na ulazu i BJT sa ft=200MHz ima preko 2kV/us strmine.
Ono što treba razvijati da bude velike snage i velike brzine je izlazni pojačavac koji mora da ima naponsko pojačanje od nekoliko puta, veliku izlaznu snagu, protekciju od kratkog spoja, termal shutdown i ostalo.
Hvala, video sam i prije, :-)
zato sam i postavio taj prvi buffer sa MMBTH10/81 jer je jednostavan i vrlo-vrlo brz
strujnih resoursa kao što si rekao ni netreba (no tu su), netreba tražiti J-fetova i/ili uparivati sa donjim CCSom
sa BJTjima sve je rešeno elegantno.
Tako i tako se isti BJTji upotrebljavaju i u izlaznom AMPu...
Izlazni AMP bi bio gornji buffer (iz mog prijašnjeg posta) sa strujnim limiterima
kojem možemo ispred staviti Op-amp i diamond buffer zarobiti u closed loop
Op-amp treba biti pogotovo BRZ!
Sad zavisi koliki hočemo izlazni max swing (recimo max +/-5Vpeak iz sig.generatora), onda treba i odabrati odgovarajuči Op-amp.
Vrlo "jednostavno" se onda i ugura dodatni Volume/Amplitude i OUT Offset ADJ.
Postaviču shemu i sa Op-ampom, samo ga treba prvo adekvatnog nač!
:-)
08-22-2017, 02:51 PM (This post was last modified: 08-22-2017, 02:55 PM by mikikg.)
Mislim da je za funkciski generator premalo +/-5V izlaznog naponskog swinga.
Valjalo bi da bude bar +/-10V dok bi +/-12V ili 15V bilo taman makar na stetu rise/fall time.
Zatrebace 24V za testiranje/simulaciju nekih industriskih sprava i opto ulaza koji najcesce imaju 24V naponske nivoe.
Npr HP8111A ima skoro 32Vpp za sve oblike i bas mi je zavrsio posao za neka testiranja ulaza u PLC.
08-22-2017, 04:52 PM (This post was last modified: 08-23-2017, 12:56 AM by Papak.)
@ Miki, upravo tako. HP8111A je sjajna masina. Standard za generatore funkcije je 20-30Vpp tipicno, naravno pri nultom ofsetu, sto definise napajanje railova izlaza na +/-22 -+/-24V. Recimo Wavetek 166 ciju sam shemu linkovao moze da daje oko 30Vpp. Takodje imao sam prilike da koristim Wavetek 148 koji je radio vrlo blizu toga...
@ Dragan 100,
Diamond buffer je izuzetna ideja, svakako! Jasna je ideja kaskadiranja op-ampa kao VAS i buffera kao CAS, no ponovo nailzaimo na problem swinga kod naponskog pojacanja.
Ovaj problem se da prevazici na dva nacina, ili pravljenjem diskretnog pojacavaca koji je ekstremno brz, kao sto je to radio reicmo Wavetek, ili tako sto se pravi ultrabrz AC pojacavac, sa DC stabilizacijom putem operacionog pojacavaca kao sto je to resio HP(u HP3312A). Ponovo apelujem da se baci pogled na izlazni stepen tog uredjaja!
Potonje resenje (HP3312A) se zove kompozitni pojacavac (composite amplifier) i HP ga je patentirao, a danas se koristi za izradu linijskih drajvera sa tipicno 10kV/us strminom.
08-23-2017, 07:33 AM (This post was last modified: 08-23-2017, 08:19 AM by mikikg.)
Sto se tice snage izlaznog stepena ovog SG, tu polazimo od standardnih 50ohm izlazne impedanse, glupo je birati bilo koju drugu impedansu van tog standarda iz vise razloga, i uzimajuci predlozeni izlazni naponski swing od npr +/-15V tj 30Vpp dolazimo do junackih skoro 9W izlazne snage cistog RF-a i to pod uslovom da racunamo za sinusni oblik sto je jos i blaza vraijanta, za pravougaone signale je to jos vise i to sve sa GBWP minimlano preko 100MHz ako hocemo da se ogranicimo do recimo 20MHz za SG!
9+W ciste izlazne snage je ozbiljan poduhvat ...
Odatle treba krenuti, prvo izabrati nabavljive komponente koje to mogu da odrade, pa posle sve ostalo.
Rise/Fall time "koliko ispadne", tesko moze da se ispostuju pikosekunde ili par nanosekundi i ova snaga, to ako se stigne do 20-ak nanosekundi ihhh puna kapa
Jedino ako ne pravite sa nekim UHF/SHF cevkama, sto me nebi na kraju zacudilo da se izabere
---
Izlazne atenuatore niste uopste spominjali, ali tesko moze bez toga da se provuce.
Skoro je neizvodljivo kada se ima ovako "snazan" izlazni stepen i shiljiti nesto u milivoltima na izlazu, mora da se ima atenuator -20dB, -40dB ili vise.
Jedino dodati neki spoljni fabricki step atenuator za te snage i te frekvetne opsege ...
---
Neki kompromisi moraju da se naprave, ne moze i jare i pare, tj moze ali ekstremno komplikovano.
Ako se juri veoma brz rise/fall time, onda mora drasticno da se spusti snaga ... ali to onda nije vise univerzalni SG nego neki vrlo specifican uredjaj koji sluzi za neka opet specificna merenja ...
Bolje to onda razdvojiti kao neki poseban uredjaj i ograniciti se samo na pravougaone oblike i raditi to sve sa nekom brzom HC/ACT/CBLVT/ECL digitalnom logikom ...
---
I ovaj jedan predlog imam koji se tice upravljanja celim SG, bilo bi veoma zgodno da se kontrola za frekvenciju, izlazni offset i izlazni nivo vrsi kao sto je osmisljeno analogno ALI da upravljacki naponi budu 0 do 5V. Da ne objasnjavam zasto je to zgodno?
08-23-2017, 10:30 AM (This post was last modified: 08-23-2017, 12:36 PM by Papak.)
Miki,
Sa motorolinim tranzistorima za izlaze VHF stanica se relativno lako pravi pojacavac sa strimnom od oko 4-5kV/us koji ti za swing od 30V obezbedjuje tranziciju od 6ns. Snaga moze da se istera do oko 20W, uz kvalitetno hladjenje, jer su RF pwr tranzistori daleko osteljiviji na toplotu od ovih 'obicnih' bjt sa debelom peletom.
Ono sto je meni interesantno jeste napraviti izlazni stepen sa SiC fetovima. Brzine imaju na pretek, a daleko su dostupniji od RF pwr BJT...
Inace, ako si obratio paznju na shemu i par postova sa pocetka, podrazumeva se da je ulaz u uredjaj naponski nivo od 0-5 odnosno 0-10V. Taj napon zadaje struje punjenja i praznjenja kondenzatora. Ofset je vec sam po sebi naponska komanda i sa jednim op-ampom kao translatorom nivoa moze da se napravi da se ofset krece od -15 do +15V za ulaz od 0-5V. E, sad za upravljanje atenuatorom moraju relei, a za 'linearnu' kontrolu mora da se napravi nesto poput VCG pojacavaca. Najprostije resenje je OTA, ali su spori, tako da je najbolje to resiti tako sto bi se ulaz u izlazni pojacavac pravio sa nekim od motorolinih miksera. Onda se diferencijalni par koristi kao ulaz u pojacavac a dostupni transkonduktansni ulaz kao naponska kontrola nivoa. Svakako kad se stigne dotle pojacavac ce biti tako konstruisan.
Sto se tice analognog generatora signala trenutno je jako zapelo kod ultrabrzog histerezisnog switch-a.
Sa druge strane, mislim da je bolje da se na brz pojacavac koji napravimo ovde, ako vec radis mikroprocesorsku kontrolu, stavi neki digitalni sintezator koji lako moze da 'zveci' do 20ak MHz. Onda se ceo generator svede na jedan STM32, dobar touch screen LCD, jedan DDS i ovaj izlazni pojacavac. To je generator koji je u rangu Rigola iz te klase, samo ako se software uradi kako je bog reko.
08-23-2017, 11:02 AM (This post was last modified: 08-23-2017, 11:37 AM by mikikg.)
Iskreno nisam vidjao DC pojacavace sa RF tranzistorima (oni pozlaceni sa 4 izvoda), ne kazem da ne postoji samo ja to nisam vidjao.
Tu verovatno postoji vrlo nezgodan problem sa ulaznom impedansom i to se kod RF sprava resava nekim L/C kolima i sirokopojasnim balunima ali to ne pije vodu za DC, stvarno ne znam kako se to resava u tom slucaju ...
Pod DC mislim na ceo neki opseg frekvencija od 0Hz do par desetina kHz, to je za ovakve RF tranzistore prakticno DC, proizvodjaci i ne daju Smith Chart-ove za tako niske frekvencije ...
Sto se tice SiC-eva, dacu ti par komada pa probaj. I mene to interesuje kako bi radilo.
Buffer RF.TSC (Size: 677,13 KB / Downloads: 2)
Koliko tranzistora treba da se kupi da bi se valjano uparili, koliko vremena to oduzima, sta ce mo sa strujnom zastitom ili SWR ... ?
