| |
 Аналоговые ключи с малой инжекцией заряда |
|
|
3 страниц 
1 2 3 >
|
 |
Ответов
(1 - 33)
|
|
 Sep 28 2010, 05:29
|
Гуру
Группа: Свой
Сообщений: 2 932
Регистрация: 13-10-06
Из: Уфа
Пользователь №: 21 290
|
Цитата(Herz @ Sep 28 2010, 03:39)  Ранее мне как-то не приходилось заботиться о количественном влиянии этого параметра. Ныне, проектируя модулятор для lock-in усилителя, прикинул реальные пульсации выходного сигнала, связанные с коммутацией. Ужаснулся: это огромные значения. Для распространённых ключей на ёмкости нагрузки в 1нФ имеем типичные пульсации в пару десятков милливольт и более. Есть ли техника компенсации этого эффекта? Поделитесь мыслями, пожалуйста. Cталкивался с этой проблемой. Когда- то делал быструю СВХ. Как раз на 1 нФ. Перепробовал всякие КМОП ключи, но лучше всего получилось ключь на ПТ с П-Н переходом + схема компенсации инжекции заряда. Противофазный управляющему СВХ сигнал подается через маленькую емкость на конденсатор хранения. Я делал с подстройкой компенсации. Устройство было промышленных тиражей, до сих пор работает в реале.
--------------------
"...Дьяволу ведомо многое не потому, что он- Дьявол, а потому, что он стар..."
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 28 2010, 07:57
|
Гуру
Группа: СуперМодераторы
Сообщений: 3 096
Регистрация: 16-01-06
Из: Москва
Пользователь №: 13 250
|
Цитата(Herz @ Sep 28 2010, 01:39) Ранее мне как-то не приходилось заботиться о количественном влиянии этого параметра. Ныне, проектируя модулятор для lock-in усилителя, прикинул реальные пульсации выходного сигнала, связанные с коммутацией. Ужаснулся: это огромные значения. Для распространённых ключей на ёмкости нагрузки в 1нФ имеем типичные пульсации в пару десятков милливольт и более. Есть ли техника компенсации этого эффекта? Поделитесь мыслями, пожалуйста. По моеиу опыту, основные пульсации получаются из-за недостаточной скорости реакции ОУ на переключение ключа. Для уменьшения влияния можно после ключа поставить RC с небольшой постоянной времени (или C, а R - сопротивление ключа). ОУ надо брать с очень большим запасом по скорости. ADG12xx имеет вброс заряда около 0.5 pС, что на 1 нФ даст 0.5 мВ. Вообще, главное, не само это значение, а его стабильность - смещение нуля можно скоммпенсировать.
--------------------
Не бойтесь тюрьмы, не бойтесь сумы, не бойтесь мора и глада, а бойтесь единственно только того, кто скажет - "Я знаю как надо". А. Галич.
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 28 2010, 08:51
|
Гуру
Группа: СуперМодераторы
Сообщений: 3 096
Регистрация: 16-01-06
Из: Москва
Пользователь №: 13 250
|
Цитата(khach @ Sep 28 2010, 12:27) В древние времена, когда в ключах небыло логических формирователей, сильно помогало управление трапецеидальным сигналом. Даже обычная RC цепь по сигналу управления снижала инжекцию на порядок. Но тогда и инжекция была по современным меркам огромная. Поэтому незнаю, какие ключи для такого режима управления можно посоветовать- пробовать надо. Инжекция от формы сигнала не зависит - это интеграл. Трапеция помогает избежать выхода ОУ из линейного режима. На порядок снижать инжекцию в транзисторных ключах можно аккуратным выбором верхнего и нижнего уровня сигнала, чтобы сильно не заходить вниз за точку отсечки.
--------------------
Не бойтесь тюрьмы, не бойтесь сумы, не бойтесь мора и глада, а бойтесь единственно только того, кто скажет - "Я знаю как надо". А. Галич.
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 28 2010, 09:16
|
Гуру
Группа: Свой
Сообщений: 3 439
Регистрация: 29-12-04
Пользователь №: 1 741
|
Цитата(DS @ Sep 28 2010, 10:51) Инжекция от формы сигнала не зависит - это интеграл. Гы. Погуглите CMOS switch falling rate. Другое дело, что этот параметр часто пользователю микросхемы недоступен- только проектанту. А с того требуют переключать свитч как можно быстрее. Ну и научных работ по современным полупроводниковым техпроцессам трудно найти- приходится гадать на кофейной гуще или самому экспериментально искать лучший свитч. Кстати, СВЧ свичи могут быть неплохи- у них бывает есть прямой доступ к затвору. Но большие утечки в закрытом состоянии. ЗЫ. Или вот тут http://www.linearsystems.com/datasheets/dmosappnote1.pdf обратите внимание на рис9. Это чтобы не лезть глубоко в научные статьи, доступные только по подписке.
Эскизы прикрепленных изображений
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 28 2010, 09:42
|
Гуру
Группа: Модераторы
Сообщений: 10 983
Регистрация: 23-11-05
Пользователь №: 11 287
|
Спасибо, коллеги. Оптоизолированные ключи, боюсь, будут медленными. Сам склонялся к мысли либо поставить дополнительный параллельный ключ, либо подмешивать проинвертированный управляющий сигнал к выходному. Только за воспроизводимость тревожно. Может, я излишне драматизирую и в этом моём конкретном случае не всё так страшно? Это будет модулятор светодиода. Вход преобразователя U->I поочерёдно переключается с выхода ЦАПа на землю и обратно. Примерно так:
Поскольку разомкнутого состояния как бы нет, то уровням как бы некуда "плавать". С другой стороны, вход источника тока обладает низкой ёмкостью и даже небольшая инжекция заряда способна привести к заметной ступеньке. Поставить конденсатор - значит затянуть фронта. Мне тут не нужны экстремально малые ни сопротивление открытого ключа, ни ёмкость закрытого, ни токи утечки. Только скорость, ну и малость ёмкости управляющего входа. Но вот инжекция ...
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 28 2010, 10:07
|
Гуру
Группа: Свой
Сообщений: 3 439
Регистрация: 29-12-04
Пользователь №: 1 741
|
Цитата(DS @ Sep 28 2010, 11:41) В этом самом pdf нарисована правидбная формула Q=CU. Время туда не входит. Изменения амплитуды связаны с утечкой в измерительной схеме, которая больше сказывается при малых скоростях. Это очень упрощенная формула для конечного пользователя. А полная включает три различных компонета, один из которых аналитически выглядит как в аттаче, а два других вообще аналитически не описываются. Если очень интересна физика полупроводов- то можете поднять статью, откуда это скопированно, и пройтись дальше по ссылкам. Только вряд ли оно надо. Соберите макет- генератор трапецеидальных импульсов с управляемым фронтом, исследуемый свитч, повторитель/усилитель и локин, синхронный с частотой повторения импульсов на ключе. И меняя крутизну фронтов смотрите за амплитудой сигнала. Емкости в такой схеме постоянны и на измерения не влияют. Только надо помнить, что современные свичи часто имеют формирователь на входе и могут сорваться в генерацию или все равно быстро переключится из-за внутреннего триггера шмидта.
Эскизы прикрепленных изображений
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 28 2010, 10:15
|
Гуру
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883
|
Цитата(Herz @ Sep 28 2010, 13:42) Спасибо, коллеги. Вы вот боретесь за высокую точность, а базовый ток в Вашем генераторе... Может быть... еще один транзистор? Цитата(DS @ Sep 28 2010, 13:58) Лучше замыкать диод ключом. Или базу... Все равно, резистор бы еще добавить..
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 28 2010, 10:24
|
Гуру
Группа: Свой
Сообщений: 2 932
Регистрация: 13-10-06
Из: Уфа
Пользователь №: 21 290
|
Можно ещё мостовой схемой коммутировать. Например, на согласованных диодах Шоттки. Кстати,о повторяемости схем компенсации: без подстройки на дискретах- действительно, хорошо не ролучится. а с подстройкой- вполне, я уже упоминал СВХ серийную, настраивалась просто по 0 на выходе АЦП при 0 на входе. Много их выпускали, проблем не наблюдалось.
Между прочим, малое сопротивление открытого ключа (и выходное предыдущего каскада) как таковое не очень помогает. Инжекция происходит в момент изменения состояние с открытого на закрытый. Самое паршивое, что у МОП чем меньше сопротивление во включенном состоянии, тем больше емкости затвор- исток и хатвор сток. С вытекающими последствиями.
--------------------
"...Дьяволу ведомо многое не потому, что он- Дьявол, а потому, что он стар..."
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 28 2010, 10:26
|
Гуру
Группа: Модераторы
Сообщений: 10 983
Регистрация: 23-11-05
Пользователь №: 11 287
|
Цитата(DS @ Sep 28 2010, 11:58) Лучше замыкать диод ключом. Тогда можно забыть об инжекции, да и стабильность работы не будет нарушаться. Спасибо, это радикальный способ. Именно с него я и хотел начать, но подумал, что импульсная нагрузка для источника тока - тоже не очень хорошо... Впрочем, наверное, лучший вариант. Цитата(Tanya @ Sep 28 2010, 12:15) Вы вот боретесь за высокую точность, а базовый ток в Вашем генераторе... Может быть... еще один транзистор? Не за абсолютную же. Базовый ток может слегка меняться от коллекторного напряжения, но оно сравнительно стабильно. Цитата Или базу... Все равно, резистор бы еще добавить.. Базу, мне кажется, существенно хуже. А резистор куда?
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 28 2010, 10:27
|
Гуру
Группа: СуперМодераторы
Сообщений: 3 096
Регистрация: 16-01-06
Из: Москва
Пользователь №: 13 250
|
Цитата(khach @ Sep 28 2010, 14:07) Это очень упрощенная формула для конечного пользователя. А полная включает три различных компонета, один из которых аналитически выглядит как в аттаче, а два других вообще аналитически не описываются. Если очень интересна физика полупроводов- то можете поднять статью, откуда это скопированно, и пройтись дальше по ссылкам. Только вряд ли оно надо. Соберите макет- генератор трапецеидальных импульсов с управляемым фронтом, исследуемый свитч, повторитель/усилитель и локин, синхронный с частотой повторения импульсов на ключе. И меняя крутизну фронтов смотрите за амплитудой сигнала. Емкости в такой схеме постоянны и на измерения не влияют. Только надо помнить, что современные свичи часто имеют формирователь на входе и могут сорваться в генерацию или все равно быстро переключится из-за внутреннего триггера шмидта. На наносекундных временах только влияет. На тех временах, о которых идет речь, не более 10 - 20% - смотрите вами же предложенный pdf.
--------------------
Не бойтесь тюрьмы, не бойтесь сумы, не бойтесь мора и глада, а бойтесь единственно только того, кто скажет - "Я знаю как надо". А. Галич.
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 28 2010, 10:28
|
Гуру
Группа: Модераторы
Сообщений: 10 983
Регистрация: 23-11-05
Пользователь №: 11 287
|
Цитата(Designer56 @ Sep 28 2010, 12:24) Можно ещё мостовой схемой коммутировать. Например, на согласованных диодах Шоттки. Кстати,о повторяемости схем компенсации: без подстройки на дискретах- действительно, хорошо не ролучится. а с подстройкой- вполне, я уже упоминал СВХ серийную, настраивалась просто по 0 на выходе АЦП при 0 на входе. Много их выпускали, проблем не наблюдалось.
Между прочим, малое сопротивление открытого ключа (и выходное предыдущего каскада) как таковое не очень помогает. Инжекция происходит в момент изменения состояние с открытого на закрытый. Самое паршивое, что у МОП чем меньше сопротивление во включенном состоянии, тем больше емкости затвор- исток и хатвор сток. С вытекающими последствиями. О, да. Причём для многих ключей этот параметр вообще "забывают" указать. За подсказку спасибо, интересно.
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 28 2010, 10:32
|
Гуру
Группа: СуперМодераторы
Сообщений: 3 096
Регистрация: 16-01-06
Из: Москва
Пользователь №: 13 250
|
Цитата(Herz @ Sep 28 2010, 14:26) Спасибо, это радикальный способ. Именно с него я и хотел начать, но подумал, что импульсная нагрузка для источника тока - тоже не очень хорошо...
Впрочем, наверное, лучший вариант.
Базу, мне кажется, существенно хуже. А резистор куда? Мне когда надо было быстро переключать лазеры в чипе, такая мысль тоже показалась радикальной, но в итоге я ее и реализовал. Базу хуже - ОУ будет выходить из линейного режима, и будут выбросы тока. Для диода еще ничего, для лазера - смертельно. Цитата(Designer56 @ Sep 28 2010, 14:24) Инжекция происходит в момент изменения состояние с открытого на закрытый. Самое паршивое, что у МОП чем меньше сопротивление во включенном состоянии, тем больше емкости затвор- исток и хатвор сток. С вытекающими последствиями. Это если коммутируется схема с низким выходным сопротивлением на высокоомный вход. Если оба сопротивления относительно большие - пролезает весь импульс.
--------------------
Не бойтесь тюрьмы, не бойтесь сумы, не бойтесь мора и глада, а бойтесь единственно только того, кто скажет - "Я знаю как надо". А. Галич.
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 28 2010, 10:59
|
Гуру
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883
|
Цитата(Herz @ Sep 28 2010, 14:26) Не за абсолютную же. Базовый ток может слегка меняться от коллекторного напряжения, но оно сравнительно стабильно.
Базу, мне кажется, существенно хуже. А резистор куда? А полевой транзистор добавить. Или Дарлингтон. Резистор - в базу. Конечно, коротить базу не очень грамотно... Диод коротить еще хорошо тем, что ток по земле не будет прыгать... А может, прямо ЦАПом можно. Без ключей.
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 28 2010, 12:33
|
Гуру
Группа: Свой
Сообщений: 3 041
Регистрация: 10-01-05
Из: Москва
Пользователь №: 1 874
|
Цитата(Herz @ Sep 28 2010, 14:26) Спасибо, это радикальный способ. Именно с него я и хотел начать, но подумал, что импульсная нагрузка для источника тока - тоже не очень хорошо...
Впрочем, наверное, лучший вариант. Так замыкать нужно так, чтобы ток через стабиллизатор изменялся незначительно. Выходной транзистор в стабиллизаторе тока сам по себе обладает высоким быстродействием и высоким выходным сопротивлением. Вот только есть одно НО. Яркость светодиода сильно зависит от температуры, а даже саморазогрев кристалла при этом никто не отменял. На фоне этой зависимости ваши милливольты покажутся крохами. Обычно делают стабиллизацию яркости светодиода через оптическую обратную связь, или же измеряют яркость в отдельном канале и учитывают при обработке.
--------------------
Пишите в личку.
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 28 2010, 14:53
|
Гуру
Группа: Модераторы
Сообщений: 10 983
Регистрация: 23-11-05
Пользователь №: 11 287
|
Цитата(khach @ Sep 28 2010, 12:41) Возьмите мостовую схему от Keythley 590. Спасибо, любопытно. Цитата(Tanya @ Sep 28 2010, 12:59) А полевой транзистор добавить. Или Дарлингтон.
Резистор - в базу.
Конечно, коротить базу не очень грамотно... Диод коротить еще хорошо тем, что ток по земле не будет прыгать...
А может, прямо ЦАПом можно. Без ключей. Дарлингтон не жалко, да толку чуть. Полевой не хотелось бы при 5-вольтовом питании ОУ. Резистор в базу для устойчивости? ЦАПом плохо, медленный он. Цитата(DS @ Sep 28 2010, 12:32) Мне когда надо было быстро переключать лазеры в чипе, такая мысль тоже показалась радикальной, но в итоге я ее и реализовал. А какие ключи использовали, если не секрет?
|
|
|
|
|
|
2 чел. читают эту тему (гостей: 2, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|
Но в каждой шутке есть доля шутки: у нас в СВЧ этот отстой шумит меньше всех остальных видов ключей.
