Jump to content

    

Прогон сигнала через мультиплексоры 300кГц

Что имеем:
6 входных мультиплексоров 1:8 (48) -> матрица датчиков(48х48) -> 6 выходных мультиплексоров 8:1(48).
На текущий момент вместо матрицы резистивных датчиков налеплены постоянны резисторы в некоторых местах, остальное - разрыв. Как на рисунке.

Выходы мультиплексоров переключаются с частотой 150кГц для опроса всех датчиков (увеличила время с 300кГц, чтоб фронты рассмотреть).

И вот прям на выходе входного мультиплексора (точка 1 на схеме), там где стоит датчик, сигнал выглядит совершенно ок, фронты человеческие наносекундные. А вот после резистора и выходного мультиплексора (точка 2 на схеме) сигнал, идущий на АЦП, растет за 8-10us до нужного значения. 8-10us!! А мне надо оцифровывать за 3,2us. На выходе с АЦП, понятно, фигня. Значения отличны от нуля (+offset), но значительно меньше требуемых.

На модели в TINA-Ti, это всё тоже видно (см. рисунок 2, верхний - точка 1, нижний - точка 2). Оттуда же понятно, что последующий, предшествующий АЦП аналоговый каскад к этому затяжному фронту отношения не имеет. 

Думала, что это может из-за слишком большой емкости ON входов мультиплексоров TMUX1208 (85pF). Заменила в модели на SN74LV4051 (5.7pF), изменений в графиках не последовало.

В чем может быть проблема? Что делать? Как жить дальше?)

_002.jpg

_001.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 минут назад, ouch-ouch сказал:

Что имеем:
6 входных мультиплексоров 1:8 (48) -> матрица датчиков(48х48) -> 6 выходных мультиплексоров 8:1(48).

В чем может быть проблема? Что делать? Как жить дальше?)

Известное дело - переходный процесс - 3 RC и за это время он доходит до 95%. А вот до 1% или 0,1% - это уже совсем другие времена. 

Первое, что приходит в голову, так это уменьшить R. У Вас нарисованы резисторы последовательно, но ведь можно от них что-то включить на землю и уменьшить сопротивление в точке входа во второй мультиплексор. Или после второго мультиплексора поставить повторители напряжения. 

Так вот, если сопротивления поменять нельзя, то убирайте емкости. 

Ну а если и то и другое трогать нельзя, то придумайте другой порядок обслуживания, чтобы мультиплексоры переключались волной и до момента начала измерений успевали войти в заданный режим.

И на сладкое. Введите DSP-обработку, которая бы учитывала переходный процесс и высчитывала бы значение которое бы было при заданном проценте от установившегося... 

Share this post


Link to post
Share on other sites

 Какие значения резисторов используются при построении этих графиков?
Что подаётся на вход мультипелексора? Питание? 
Чем нагружены мультиплексоры?

 

Что будет в модели если включать только верхние ключи не переключая выходные?

Share this post


Link to post
Share on other sites
37 минут назад, ouch-ouch сказал:

SN74LV4051 (5.7pF)

Общий 25 пФ, а параллельно 6 шт. таких дадут 155 пФ. Если их не соединять, а коммутировать седьмым мультиплексором, на его выходе соответственно будет 60 пФ.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
В 08.08.2019 в 15:53, ouch-ouch сказал:

Что делать? Как жить дальше?

Не только для замыкания паразитных емкостей, но и вообще, для самой возможности измерения отдельного сопротивления, все остальные линии, кроме его двух, должны быть зафиксированы — например, вертикальные линии получить дешифраторами 74ACT138 с питанием от 5 В, чтобы неактивные линии создавали втекающие в меньшее номиналом питание горизонтальных 74xx4051 токи, открывающие их верхние защитные диоды и таким образом оставались относительно стабильными при изменении совокупного сопротивления при движении по столбцам, а общий выход всех 74хх4051 зафиксировать входом трансимпедансного усилителя (TIA), т.е. преобразователя ток-напряжение.

 

На выходе этого усилителя будут относительные результаты, потому что остальные сопротивления шунтируют измеряемое и создают большой произвольный ток смещения, поэтому на измеряемое сопротивление требуется подать два известных разных напряжения, т.е. в данном случае 0 В и 5 В, которые создадут на входе усилителя два разных тока — отношение первой разности ко второй и будет искомым результатом. Соответственно, первый ток достаточно измерить лишь один раз при переходе к очередной строке, т.е. выключив дешифратор, чтобы на всех 48-ми столбцах было 5 В.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вариант с одним питанием и всего коммутатора на 12 шт. однотипных низковольтных дешифраторов (74LV138, 74LVC138, 74LCX138 и т.п.), т.е. в т.ч. работающих аналоговыми мультиплексорами:

 

bad-286.gif.7b8c40084ce7bb0ea6cd08ed46e3f90f.gif

 

Здесь паразитные ёмкости представлены как C1, а общий провод дешифраторов строк подключён ко входу трансимпедансного усилителя, смещение R5/R6 которого 0,5 В, поэтому их питание составляет (3,3 – 0,5) = 2,8 В (для совместимости их входных сигналов с логическими уровнями схемы), неактивные сопротивления очередной подключённой строки представлены как R2, измеряемое как R1, на него подаёт сигнал 3,3 В / 0 В дешифратор столбцов в виде V2, одновременно подавая его и на 47 резисторов данного столбца, но поскольку все они подключены дешифратором строк к +3,3 В, вносимая ими погрешность мала, а остальные 2208 шт. резисторов соединены дешифраторами параллельно и обесточены, потому что подключены к одному потенциалу +3,3 В.

 

Коэффициент преобразования усилителя задан R3, следующий каскад усиливает в R8/R7 раз, размах входного тока 3,3 В/R1, поэтому R1 = 3,3 В · 0,3 В · 50 / OUT2, что и подтверждается данной симуляцией: 49,5 / 1,6488786 = 30,022 кОм. Смещения каскадов, компенсирующие сопротивления неактивных элементов, т.е. расширяющие динамический диапазон усилителей, задаются посредством R4 и R9, при этом R4 уже задан с учётом диапазона MS9705 30...70 кОм, поэтому требуется подстраивать лишь потенциал R9, т.е. посредством ЦАП.

 

Как видно, в отличие от первого варианта, здесь на каждое измеряемое сопротивление требуется два измерения, потому что ток через него двуполярный. Если сопротивления строки меняются относительно медленно в сравнении с частотой смены строк 10 кГц, то как сказано выше, можно сэкономить, измеряя общее смещение лишь один раз на строку, для чего требуется либо запитать дешифраторы столбцов не от общего провода, а от того же 0,5 В, т.е. создать его отдельным стабилизатором и к нему же подключить смещение усилителя, либо запитать усилитель от двуполярного питания и использовать смещение ноль.

Share this post


Link to post
Share on other sites
20 часов назад, Plain сказал:

уже задан с учётом диапазона MS9705

 MS9705 значит)):yes3:

Спасибо. Сложновато для меня, но буду разбираться.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this