Перейти к содержанию
    

Аналоговые извращения с LVDS

Возникла проблема раскачать мощный дифференциальный сигнал с аплитудой 7В и током до 1 ампера. В качестве источника есть LVDS сигнал. Фронты на выходе нужны порядка единиц наносекунд ( сколько получиться). На ум приходит дифференциальная пара мощный СВЧ биполярных или FETов. Но вот конструкция драйвера до конца неясна. Применять компаратор, а за ним еще транзисторный каскад или напрямую качать транзисторами с LVDS? Схемотехнику подобных устройств с ЭСЛ входом (бессмертная 116)представляю, но делать переходник LVDS-ЭСЛ нехочется. Да и FETов быстрых в те года небыло, а сейчас их легче достать, чем биполяры.

Кто может что посоветовать?

И попутно вопрос до кучи- как сделать на LVDS управляемую задержку ( аналоговую, с точностью перестройки в десятки пикосекунд)? Что то типа генератора пилы с компараторм, только полностью дифференциальное- два управляемых генератора тока, точка пересечения сдвигаеться во времени в зависимости от тока. Еще, помню, была схема на ЭСЛ с RC цепями, где а качестве С были варикапы- будет ли это работать на LVDS? Может кто ссылками поделиться на референсные дизайны и аппликации?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Возникла проблема раскачать мощный дифференциальный сигнал с аплитудой 7В и током до 1 ампера. В качестве источника есть LVDS сигнал. Фронты на выходе нужны порядка единиц наносекунд ( сколько получиться). На ум приходит дифференциальная пара мощный СВЧ биполярных или FETов. Но вот конструкция драйвера до конца неясна. Применять компаратор, а за ним еще транзисторный каскад или напрямую качать транзисторами с LVDS? Схемотехнику подобных устройств с ЭСЛ  входом (бессмертная 116)представляю, но делать переходник LVDS-ЭСЛ нехочется. Да и FETов быстрых в те года небыло, а сейчас их легче достать, чем биполяры.

Кто может что посоветовать?

И попутно вопрос до кучи- как сделать на LVDS управляемую задержку ( аналоговую, с точностью перестройки в десятки пикосекунд)? Что то типа генератора пилы с компараторм, только полностью дифференциальное- два управляемых генератора тока, точка пересечения сдвигаеться во времени в зависимости от тока. Еще, помню, была схема на ЭСЛ с RC цепями, где а качестве С были варикапы- будет ли это работать на LVDS? Может кто ссылками поделиться на референсные дизайны и аппликации?

 

Используйте биполярный транзистор. Выходной ток драйвера LVDS достаточен для непосредственного управления дифферинциальным каскадом на БТ даже при однополярном питании - резистор будет маловат в эмиттерах, правда. А вот с полевиками могут возникнуть проблемы - приборы с достаточно большой крутизной имеют приличную входную емкость. Да и пороговое напряжение - разброс великоват.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

А вот с полевиками могут возникнуть проблемы - приборы с достаточно большой крутизной имеют приличную входную емкость. Да и пороговое напряжение - разброс великоват.
В таком случае полевик лучше подключить через драйвер.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

В таком случае полевик лучше подключить через драйвер.

Как драйвер называеться, с фронтом в 1нс и размахом хотя бы в 4 В?

Пока пытаюсь собрать на дискретке, но нужны PNP транзисторы с граничной частотой хотя бы в 4 GHz. NPN полно, а PNP нет :-(

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

В таком случае полевик лучше подключить через драйвер.

Как драйвер называеться, с фронтом в 1нс и размахом хотя бы в 4 В?

 

 

Используйте обычные буфферные логические элементы - по несколько штук в параллель. Лушего - с точки зрения задержек - я не придумал и не нашел. Быстрые конечно и с мощным выходом - например SN74LVC3G14(17). Но все зависит конечно от заряда переключения используемого полевика.

 

...но нужны PNP транзисторы с граничной частотой хотя бы в 4 GHz. NPN полно, а PNP нет :-(

 

А BFQ149? - замечательная штука, только вот достать - могут быть проблемы.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Как драйвер называеться, с фронтом в 1нс и размахом хотя бы в 4 В?
Посмотрите у International Rectifier.

Если требуется высокая скорость переключения - придется питать драйвер двуполярным напряжением.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

А это много? IR4426/IR4427/IR4428

 

Turn-on rise time — тип 15 нс max 35 нс

Turn-off fall time — тип 10 нс max 25 нс

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

В таком случае полевик лучше подключить через драйвер.

Как драйвер называеться, с фронтом в 1нс и размахом хотя бы в 4 В?

Пока пытаюсь собрать на дискретке, но нужны PNP транзисторы с граничной частотой хотя бы в 4 GHz. NPN полно, а PNP нет :-(

 

 

 

PNP - BFT92 - 5GHz-15V-30mA

 

А в качестве полевиков- n-канальные асенид-галивые - у них малая входная емкость.

Для одного устройства делал подобное. Если не смущает параллельное соединение то можно поставить 20шт АП362А(10ГГц,7V,50мА,5-8 Ом канал в ключевом режиме,Cвх<0.5pF ,корпус SOT23, делает Новгород) на импортных получится на порядок дороже.Можно попробовать на АП6хх.

 

Если делать выход на биполярнике - посмотрите КТ916 - в ключевом режиме крутизна порядка 1нс получается .

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Возникла проблема раскачать мощный дифференциальный сигнал с аплитудой 7В и током до 1 ампера. В качестве источника есть LVDS сигнал. Фронты на выходе нужны порядка единиц наносекунд ( сколько получиться). На ум приходит дифференциальная пара мощный СВЧ биполярных или FETов. Но вот конструкция драйвера до конца неясна. Применять компаратор, а за ним еще транзисторный каскад или напрямую качать транзисторами с LVDS? Схемотехнику подобных устройств с ЭСЛ  входом (бессмертная 116)представляю, но делать переходник LVDS-ЭСЛ нехочется. Да и FETов быстрых в те года небыло, а сейчас их легче достать, чем биполяры.

Кто может что посоветовать?

И попутно вопрос до кучи- как сделать на LVDS управляемую задержку ( аналоговую, с точностью перестройки в десятки пикосекунд)? Что то типа генератора пилы с компараторм, только полностью дифференциальное- два управляемых генератора тока, точка пересечения сдвигаеться во времени в зависимости от тока. Еще, помню, была схема на ЭСЛ с RC цепями, где а качестве С были варикапы- будет ли это работать на LVDS? Может кто ссылками поделиться на референсные дизайны и аппликации?

 

 

Сгоряча насоветовал всякой фигни, но по трезвому раздумью задача далеко не тривиальная. Как я понимаю она примерно такая: сигнал по LVDS каналу поступает на приемник, далее в диф форме, но с TTL уровнями на две комплементарные регулируемые задержки и далее на два силовых активных полумоста. Если задержки установлены одинаковые то сигнал с LVDS входа до выходов мостов доходит одновременно с задержкой, например, T

изменяя времена задержек получаем изменение на выходах моста относительно T +-dT.

Здесь можно выделить несколько узких мест:

1. Вы хотите получить точность задержки десятки pS, но это накладывает ограничение на длину LVDS канала - с увеличением длины растет джитер что будет приводить к ошибке в задержке.

2.По опыту изготовления подобных устройств имею:

- если задержка регулируетя током на постоянной емкости, то постой генератор тока не проходит т.к. имеет нелинейность 15-20%. Нелинейность менее 1% получается на схеме из десятка транзисторов и нескольких ИМС плюс хорошая топология т.к. любит возбуждаться.

- задержка на варикапах есть мысль интересная, но никогда не пробовал и есть сомнения следующего плана - разброс параметров и характеристик + температурный дрейф?

- больше подходят цифровые задержки типа MC100EP196 которые имеют малое время на прохождение сигнала `2nS, но одновременно малую полную регулируемую задержу ~10nS. И кроме того относительно плохую линейность

по цифровому коду - значительно более десятков pS.

 

Я акцентирую Ваше внимание на нелинейности характеристик т.к. она будет приводить к разбалансу измененения задержки dT относительно T.

Кроме того существует проблема времени установки изменения задержки, особенно для варикапов, т.к. для сохранения линейности также как и добротности необходимо управляющий сигнал подавать через резистор большого номинала.

И еше одна проблема - наводки от напряжения запуска будут приводить к выбросу на начальном участке пилы.

 

Поэтому все таки больше подойдут аналоговые с постоянным током и емкостью, но с реулируемым от АЦП опорным напряжением на компараторе или комбинация регулируемых и нерегулируемых цифровых.

 

Но полюбому для нормальной работы такой схемы с точностями порядка десятков pS потребуется калибровочный блок в виде приличной ПЛИС.

 

3. У фирмы IXYS сушествует прелестный дивайс IXDD415SI (продает Аргуссофт): два полумоста в одном корпусе, 8-30В питание, 15 А выход, фронты ~2nS на 1000pF, рабочая частота до 45МГц. Правда прилично стоит >20$ и любит покушать, особенно на больших частотах - приходится ставить на радиатор.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Для одного устройства делал подобное. Если не смущает параллельное соединение то можно поставить 20шт АП362А

 

Смущает меня такая куча транзисторов, особенно топология ее размещения- если не уходить в 3D ( городить этажерку) то непонятно, как выдержать одинаковую задержку между параллельными каскадам. В принципе я бы мог набрать выходные каскады из BFG135, но совершенно не представляю себе топологию такого решения.

 

Сгоряча насоветовал всякой фигни, но по трезвому раздумью задача далеко не тривиальная. Как я понимаю она примерно такая: сигнал по LVDS каналу поступает на приемник, далее в диф форме,  но с TTL уровнями на две комплементарные регулируемые задержки и далее на два силовых активных полумоста. Если задержки установлены одинаковые то сигнал с LVDS входа до выходов мостов доходит одновременно с задержкой, например, T

изменяя времена задержек получаем изменение на выходах моста относительно T  +-dT. 

 

Глобальная задача- функционально повторить импульсный генератор DG535 от Stanford research, но с большим чмслом каналов и на современной базе ( оригинал собран на старинной ЭСЛ 100 серии), сохраняя его преимущества- наверное до сих пор лучший в мире джиттер для неповторяющихся сигналов и плавная перестройка задержек и длительности импульса.

Каскад задержек- независимый блок- LVDS выходит из FPGA, управляемо задерживаеться и возвращаеться обратно в FPGA. Несколько одинаковых каналов термически соединины и один из них используеться для непрерывной калибровки остальных в цепи DLL.

Драйвер выходного каскада это отдельная песня.

Преход к ТТЛ даже не планировался- медленно, джиттера большие, импульсные мощности неслабые ( для 5В амплитуды). Был вариант на AD9696, но у него слабоват выходной каскад. Пока на AD96685 идет переход на классический ЭСЛ и с него через ЭСЛ буфер драйвиться выходной биполярный каскад.

С полевиками пока ничего неполучаеться - то незакрываються, то открываються с разными временами- точки пересечения дифференциального выходного сигнала смещены- одна вниз, другая вверх.

Понятно, что это проблема драйвера, но похоже что и емкость затвора меняеться весьма сильно и нелинейно ( транзисторы KGF1305T).

 

Здесь можно выделить несколько узких мест:

1. Вы хотите получить точность задержки десятки pS, но это накладывает ограничение на длину LVDS канала - с увеличением длины растет джитер что будет приводить к ошибке в задержке. 

 

Угу, но будем стараться сделать получше, а потом померяем нелинейность.

 

2.По опыту изготовления подобных устройств имею:

  - если задержка  регулируетя током на постоянной емкости, то постой генератор тока не проходит т.к. имеет нелинейность 15-20%. Нелинейность менее 1% получается на схеме из десятка транзисторов и нескольких ИМС плюс хорошая топология т.к. любит возбуждаться.

Десяток транзисторов многовато чтото ( если генераторы токов на операционниках). А можно на схемку посмотреть?

 

  - задержка на варикапах есть мысль интересная, но никогда не пробовал и есть сомнения следующего плана - разброс параметров и характеристик + температурный дрейф?   

Пока забросил эту идею, т.к вылезло высокое напряжение для управления варикапами.

 

  - больше подходят цифровые задержки типа MC100EP196 которые имеют малое время на прохождение сигнала `2nS, но одновременно малую полную регулируемую задержу ~10nS. И кроме того относительно плохую линейность

по цифровому коду - значительно более десятков pS.

Хочеться вообще обойтись без ЭСЛ, в крайнем случае применять PECL.

 

Я акцентирую Ваше внимание на нелинейности характеристик т.к. она будет приводить к разбалансу измененения задержки dT относительно T.

 

Отдельный референционный канал для самокалибровки решит эту проблему.

Кроме того существует проблема времени установки изменения задержки, особенно для варикапов, т.к. для сохранения линейности также как и добротности необходимо управляющий сигнал подавать через резистор большого номинала.

Задержки меняються медленно, главное чтобы небыло долговременных дрейфов ОУ и ЦАПов в генераторах токов.

 

И еше одна проблема - наводки от напряжения запуска будут приводить        к выбросу  на начальном участке пилы. 

Начальный участок ВАПа- это вообще черная магия, предпочитаю запускать заранее, в крайнем случае ставлю два компаратора - один на старт, другой на стоп. Или это про варикапы? Тогда это еще один довод в пассив данной схемы.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Поэтому все таки больше подойдут аналоговые с постоянным током и емкостью, но с реулируемым от АЦП опорным напряжением на          компараторе или комбинация регулируемых и нерегулируемых цифровых. 

 

Регулируемый ток заряда, порог компараторов постоянен.

 

Но полюбому для нормальной работы такой схемы  с точностями порядка десятков pS потребуется калибровочный блок в виде приличной ПЛИС.

 

В оригинале (DG535) все делалось аналоговыми методами- DLL референсного канала подстраивал пороги компараторов ВАПов всех остальных каналов в небольших пределах. Задержка задавалась током, а порог компараторов парировал расстройку.

 

3. У фирмы IXYS сушествует прелестный дивайс IXDD415SI (продает Аргуссофт): два полумоста в одном корпусе, 8-30В питание, 15 А выход, фронты ~2nS на 1000pF, рабочая частота до 45МГц. Правда прилично стоит >20$  и любит покушать, особенно на больших частотах - приходится ставить на радиатор.

Похоже, что они монополисты в классе быстрых свичей. Пытаемся с ними договориться, но цены напрягают.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Для одного устройства делал подобное. Если не смущает параллельное соединение то можно поставить 20шт АП362А

 

Смущает меня такая куча транзисторов, особенно топология ее размещения- если не уходить в 3D ( городить этажерку) то непонятно, как выдержать одинаковую задержку между параллельными каскадам. В принципе я бы мог набрать выходные каскады из BFG135, но совершенно не представляю себе топологию такого решения.

 

 

Вообще-то 20 SOT23 это диск диаметром 20мм на многослойке.

 

 

Десяток транзисторов многовато чтото ( если генераторы токов на операционниках). А можно на схемку посмотреть?

 

В основе генератора каскодная схема с токовым зеркалом для нижнего транзистора. В зеркало запускается ток от задающего генератора тока на ОУ.

Т.к. у ЭСЛ компараторов AD96687 рабочая зона в минус от +5В то зарядный конденсатор сидит на +5В. А далее: разрядные ключи со схемой сопряжения уровней, схемка ограничения зарядного уровня пилы, всякие транзисторы в диодном включении для термокомпенсации и создания опорных напряжений - вот и набегает десяток транзисторов точнее пяток транзисторных сборок в SOT363.

 

Пока забросил эту идею, т.к вылезло высокое напряжение для управления варикапами.

 

Необязательно использовать варикапы. Можно база-коллекторные переходы комплементарной пары транзисторов, а емкость регулируется изменением тока через них. Кстати на такой схемке типа мультика с парой индуктивностей в коллекторах на BFR92 получал изменение частоты от 200 до 1200МГц при изменении тока управления от 0.1 до 20мА. Правда при этом плавает выходное напряжение и нагрузка подключается через повторитель на полевике, но работает.

 

Хочеться вообще обойтись без ЭСЛ, в крайнем случае применять PECL.

 

Судя по тому что Вы написали в постановке задачи - врядли удастся обойтись без ЭСЛ.

 

Начальный участок ВАПа- это вообще черная магия, предпочитаю запускать заранее, в крайнем случае ставлю два компаратора - один на старт, другой на стоп. Или это про варикапы? Тогда это еще один довод в пассив данной схемы.

 

Этому будут подвержены все схемы использующие пилу. Отсекать начальный участок компараторам - нормальное решение, правда не всегда возможное особенно если нужно сшивать несколько последовательных задержек.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Для khach.

 

Заканчивался трафик прошлого месяца, приходилось экономить и некоторые вопросы оказались скомканными.

 

<<В оригинале (DG535) все делалось аналоговыми методами- DLL референсного канала подстраивал пороги компараторов ВАПов всех остальных каналов в небольших пределах. Задержка задавалась током, а порог компараторов парировал расстройку.>>

 

Конечно, следовать путям завещанным предками дело почетное, но нужно помнить, что иногда у них (у предков), как иногда и у нас, другой дороги не было. Я вот о чем:

Кода я говорил о калибровке, то не имел ввиду референсные и подстроечные каналы и методы. Я хотел сказать что современная элементная база позволяет производить прямое измерение установленной задержки, записывать тарировочную таблицу в память МК, и далее выставлять с помощью ЦАП нужную величину периодически проводя перетарировку для учета температурных уходов. Так приходится делать мне т.к. частота импульсов может достигать 10 МГц. В Вашем случае для одиночных и импульсов с малой частотой повторения возможно измерение и цифровая настройка задержки в реальном времени. Например при опорной частоте 100 МГц и для шага >10pS необходимое время измерения составляет 10...100 мксек, применив для настройки, например, метод половинного разбиения получаем время настройки не хуже 1мсек. Т.е. частота повторения импульсов может достигать 1КГц. При этом требования к формирователю задержки значительно снижаются.

 

 

<<С полевиками пока ничего неполучаеться - то незакрываються, то открываються с разными временами- точки пересечения дифференциального выходного сигнала смещены- одна вниз, другая вверх.

Понятно, что это проблема драйвера, но похоже что и емкость затвора меняеться весьма сильно и нелинейно >>

 

 

Мне кажется что построение Вашего выходного каскада должно быть следующим: ЭСЛ выход нагружается на делители поключенные не к -5В, а ниже, например -7.5В, к делителям подключается дифкаскад с током ~100мА. Номиналы делителя таковы, что базы дифкаскада не поднимаются выше -4В. Коллекторы дифкаскада нагружены на генераторы тока по ~50мА, сами генераторы запитаны напряжением на 2-3 В выше необходимого выходного.

К колекторам дифкаскада подключаете затворы N-канальных AG-полевиков образующих полумостовую схему. Вторая половина реализуется аналогично.

Для нормальной работы полевиков им затворы необходимо включить диоды для исключения прямого тока через затвор. На таком каскаде вполне можно раскачать затворы AG-полевиков с нужной крутизной за 1нс.

 

 

И еще один момент: поставив ключи между физическим выходом прибора и полумостами Вы можете производить сквозную настройку задержки всего тракта от линии запуска до полумостов, а после настройки подключить выход прибора.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Какая, все-таки, максимальная частота повторения импульсов? И как быстро, и в каких пределах надо регулировать задержку?

 

Мне кажется что построение Вашего выходного каскада должно быть следующим: ЭСЛ выход нагружается на делители поключенные не к -5В, а ниже, например -7.5В, к делителям подключается дифкаскад с током ~100мА. Номиналы делителя таковы, что базы дифкаскада не поднимаются выше -4В. Коллекторы дифкаскада нагружены на генераторы тока по ~50мА, сами генераторы запитаны напряжением на 2-3 В выше необходимого выходного.

К колекторам дифкаскада подключаете затворы N-канальных AG-полевиков образующих полумостовую схему. Вторая половина реализуется аналогично.

Для нормальной работы полевиков им затворы необходимо включить диоды для исключения прямого тока через затвор. На таком каскаде вполне можно раскачать затворы AG-полевиков с нужной крутизной за 1нс.

 

Зачем такая сложная схема? Только ради того, чтобы стояли полевики в выходном каскаде?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Зачем такая сложная схема? Только ради того, чтобы стояли полевики в выходном каскаде?

 

А Вы думаете раскачать биполярник с током 1 А и фронтами на открытие/закрытие `1 нс будет легче? И большая часть СВЧ транзисторов имеет внутреннее согласование на 50 Ом. Что в данном случае будет только мешать.

Кстати, попутная реплика для Lonesome Wolf.

 

<<Используйте биполярный транзистор. Выходной ток драйвера LVDS достаточен для непосредственного управления дифферинциальным каскадом на БТ даже при однополярном питании - резистор будет маловат в эмиттерах, правда. А вот с полевиками могут возникнуть проблемы - приборы с достаточно большой крутизной имеют приличную входную емкость. Да и пороговое напряжение - разброс великоват.>>

 

Если я не ошибаюсь то по стандарту ток LVDS составляет 5мА, и усиление дифкаскада потребуется не менее 30Дб. Или мы говорим о разных вещах?

 

Согласен что сложная, но проще как-то не получается. Проще будет если взять что-то готовое, если не IXYS, то может какой нибудь драйвер для лазерного диода?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.

Гость
Ответить в этой теме...

×   Вставлено с форматированием.   Вставить как обычный текст

  Разрешено использовать не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставлять изображения напрямую. Загружайте или вставляйте изображения по ссылке.

×
×
  • Создать...