Звуковые генераторы, фильтры и другие аналоговые устройства (кроме радиотехники и УНЧ)
Ответить

Как сделать УВХ

Вт янв 22, 2019 19:21:51

Возникла у меня необходимость в УВХ. Порылся на сайтах и в книгах. Простое устройство, стандартные схемы, так или иначе сводящиеся к ключ, конденсатор, ОУ. Все описывается так, что сложилось ощущение, что схема действительно на столько проста, на сколько выглядит. Поэтому когда дело дошло до дела ( то есть до железа - мне даже смоделировать ее предварительно не пришло в голову, на столько не ждал подвоха), результат оказался большим сюрпризом. Суть в том, что стандартная схема, описанная во многих источниках, - на самом деле не только не работает нормально, но и работать не может ( если не считать нормальной работу с погрешностью на пару сотен милливольт ).
Суть в том, что в момент переключения ключ некоторое время вносит искажения в сигнал, по сути выдает что-то неопределенное в окрестностях исходного сигнала. И именно результаты этих искажений и запоминает конденсатор.
Оставляя за рамками данного обсуждения вопрос, зачем мне вообще понадобился УВХ, можно ли его сделать на готовых микросхемах, и пр., - кто-нибудь имел опыт в создании подобных устройств? И может мне подсказать, как решить проблему огромных погрешностей? Ведь как-то ж она решается в тех же АЦП?

Re: Как сделать УВХ

Вт янв 22, 2019 21:35:39

Суть в том, что в момент переключения ключ некоторое время вносит искажения в сигнал, по сути выдает что-то неопределенное в окрестностях исходного сигнала. И именно результаты этих искажений и запоминает конденсатор.
Можно предположить, что дело в инерционности(недостаточном быстродействии)ключей.
А вообще, есть же готовая микросхема К1100СК2

Re: Как сделать УВХ

Вт янв 22, 2019 21:51:34

Увы - даже у самых быстрых ключей при переключении скачет сигнал. Проблема не в этом.

Да, микросхема есть. Я даже в тексте вопроса специально просил не обсуждать готовые интегральные решения. Это совсем другая, не имеющая отношения к поставленному вопросу, тема.

Re: Как сделать УВХ

Ср янв 23, 2019 07:56:46

Трудно что-то сказать, не видя ни схемы, ни осциллограммы.

Re: Как сделать УВХ

Ср янв 23, 2019 08:04:56

Увы - даже у самых быстрых ключей при переключении скачет сигнал.

Чушь какая то. Может пролазить сигнал управления, но он не влияет на заряд конденсатора в установившемся режиме.
Опять же нужна требуемая Вам схемотехника. УВХ требует времени на установление напряжения сигнала на конденсаторе до момента захвата. Это время называется Acquisition time. Оно зависит от емкости конденсатора УВХ и выходного сопротивления источника сигнала.

Re: Как сделать УВХ

Вс янв 27, 2019 17:17:19

... как решить проблему огромных погрешностей? Ведь как-то ж она решается в тех же АЦП?[/uquote]



" тебя сразу пристрелить или желаешь помучится? лучше, оно, конечно, помучиться..." Белое солнце пустыни.
Из всего словесного водопада так и не ясно, что же нужно ТС?

Re: Как сделать УВХ

Пн янв 28, 2019 00:23:04

Чтобы эффект инжекции заряда в ключах не приносил неприятностей существуют full diff SHA где этот эффект полностью взаимокомпенсируется в двух каналах.

Изображение
Вложения
Fully-differential-sample-and-hold-circuit.png
(8.59 KiB) Скачиваний: 386

Re: Как сделать УВХ

Пн янв 28, 2019 01:23:17

Чтобы эффект инжекции заряда в ключах не приносил неприятностей существуют full diff SHA где этот эффект полностью взаимокомпенсируется в двух каналах.

Изображение


Большое спасибо. НЕ сочтите за наглость, но не могли бы вы кинуть ссылочку с более подробной информацией.

Добавлено after 40 minutes 9 seconds:
Какая не привычная схема, с дифф выходами у ОУ.
То есть, я так понимаю - замкнутая Ф1 обеспечивает нулевой потенциал на входах усилителя. В период t1-t2 по идее ни чего происходить не должно - тока нет, конденсатор заряда не меняет. Потом при замыкании Ф1 и Ф2, и замыкании Ф на выходах ноль, относительно них подключаются конденсаторы, соответственно, на выходах получаем разницу напряжений на конденсаторах.
Это вроде понятно. Так . А как это влияет на взаимокомпенсацию? Пожалуй, понятно. При замыкании Ф1 колебаний скорее всего ни каких нет в силу нулевого потенциала в этих точках. Выбросы при замыкании Ф2 вообще ни на что не влияют - момент захвата совпадает с закрытием Ф1, после этого кондей не меняет заряд...
Да, супер - пожалуй, это действительно должно решать проблему. Большое спасибо. Но - если есть дополнительная информация - все равно кидайте.

Добавлено after 2 minutes 22 seconds:
Причем, я так понимаю, если сигнал фиксируется относительно земли, то можно использовать обычный ОУ. Прямой вход сажаем на землю, а все чудеса вешаем на инверсный.

Добавлено after 5 minutes 38 seconds:
Представляю только, как будет колбасить ОУ в период t1-t3, пока будет разомкнута обратная связь. Так что после замыкания Ф3 нужно время на то, что б установился выходной сигнал.

Re: Как сделать УВХ

Пн янв 28, 2019 11:27:15

Смоделировал. Как минимум работает.
Теперь вот задача - как сделать устройство дешевым, а то пока получается, что дешевле и проще в качестве УВХ использовать АЦП с ЦАП-ом. Но - это уже другой вопрос.
Еще раз большое спасибо за исчерпывающий ответ.

Re: Как сделать УВХ

Пн янв 28, 2019 14:15:42

Вы обратите внимание на отношение ёмкости (затвора и стока) в ключе к ёмкости накопительного конденсатора. Сигнал коммутации подключается к исследуемому сигналу через емкостной делитель, состоящий из этих емкостей.
Примените транзистор с минимальной ёмкостью затвора, и драйвер, работающий на большую накопительную ёмкость, тогда влияние ключа на сигнал будет наименьшим.

Re: Как сделать УВХ

Вт янв 29, 2019 12:33:41

Применить в качестве ключа ДВА транзистора (параллельно...) с комплементарными параметрами и управлением...
(К561КТ3, вроде, так и устроена?)

Re: Как сделать УВХ

Вт янв 29, 2019 18:15:58

Применить в качестве ключа ДВА транзистора (параллельно...) с комплементарными параметрами и управлением...
(К561КТ3, вроде, так и устроена?)


Это другая тема - так делают, что бы обеспечить двунаправленность.
Ни один из проверенных мною ключей проблемы с всплесками при переключении не решал.

Re: Как сделать УВХ

Вт янв 29, 2019 19:09:10

Двунаправленность у полевиков "по умолчанию", для звуковых частот даже серия микросхем ключей с высокой линейностью выпускалась (К547КП1...)... Два ключа, включенные параллельно и управляемые противофазными сигналами уменьшают ту самую "коммутационную помеху" через ёмкость затвора...

Re: Как сделать УВХ

Вт янв 29, 2019 20:12:42

А может дело в том, что эти ключи хорошо работают в схеме УВХ только в интегральном исполнении?
Ёмкости и индуктивности монтажа никто не отменяет.

Re: Как сделать УВХ

Вт янв 29, 2019 21:26:33

Двунаправленность у полевиков "по умолчанию", для звуковых частот даже серия микросхем ключей с высокой линейностью выпускалась (К547КП1...)... Два ключа, включенные параллельно и управляемые противофазными сигналами уменьшают ту самую "коммутационную помеху" через ёмкость затвора...


А вы ведь правы... Но - так или иначе, в интегральных ключах проблема все равно не решена.
При этом мне выше советовали на счет повышения емкости зарядного конденсатора - это похоже хороший совет. По крайней мере на модели оно дало приемлемую точность (то есть энергии всплеска просто не хватило на серьезное изменение заряда конденсатора).

Re: Как сделать УВХ

Ср янв 30, 2019 17:29:17

В древней ИКМ-15 УВХ на ключах 590 серии, вроде, были - точность относительно неплохая была... (128 килогерц, АЦП 10 бит...)

Re: Как сделать УВХ

Чт янв 31, 2019 13:37:58

Современные интегральные ключи открываются- закрываются достаточно быстро- десятки нс, так что апертурное время УВХ определяется быстродействием ОУ а не временем переходных процессов в ключе. На full diff OpAmp типа того же AD8132 можно получить полосу сигнала под 10 МГц свободно.
Схема выше только иллюстирует конструкцию дифференциального УВХ, предназначена дял обработки сигнала с CCD сенсора, поэтому имеет отключаемые выходы. А вообще их много разных по подобной схемотехнике вариантов существует.
Конечно встроенные УВХ АЦП имеют полосу под 600-700 мгц, но не всегда этот вариант подходит, ингда необходимо иметь аналоговый выход УВХ.
Для экстремльных полос частот можно брать готовые интегральные hmc660 hmc661 или двухкаскадный УВХ hmc1061

Re: Как сделать УВХ

Чт янв 31, 2019 16:30:34

Да тут не в апертурном времени проблема. Описываемая проблема сказывается и на постоянном входном сигнале. Собственно, на постоянном я ее и тестирую. Даешь 0 на входе, получаешь в результате плюс-минус пару сотен милливольт, варьирующих от измерения к измерению.
Но, повторюсь - вариант с повышением емкости конденсатора оказался очень перспективным. И, похоже, проблему решает. Надо только драйвер подобрать.

>> можно брать готовые интегральные hmc660 hmc661
Это те, которые в продажу идут по цене хорошего осциллографа? Нет, товарищ, это не наши методы
Ответить