Восстановление постоянной составляющей Опции

[Stepanich]

Здравствуйте.

Прошу помочь в решении следующей проблемы.
Требуется осуществлять управление биполярными транзисторами по импульсному сигналу с оптоволоконного датчика HFBR-2416. Амплитуда выходного сигнала датчика HFBR-2416 относительно постоянного уровня (~2 В) составляет ~100 мВ при токе накачки передающего диода 80 мА. Компаратор настроен на уровень 50 мВ. Для устранения разброса и дрейфа постоянного уровня на выходе приёмника, осуществляется удаление постоянной составляющей при помощи С6 и R10 (дисперсия постоянного уровня на выходе приёмника от образца к образцу на уровне одного вольта (см. pdf), что больше полезного сигнала).



Проблема заключается в том, что при определённой скважности сигнала конденсатор заряжается, и амплитуда сигнала на выходе этого узла становится ниже уровня компарации (уползает в отрицательные значения, см. рисунок).



Активную (с ключом) схему восстановления постоянной составляющей применить нельзя, т. к. нет возможности введения дополнительного сигнала.
Бесконечно занижать уровень компарации — не выход из-за собственного смещения и шумов компаратора.

Моделировал схему выделения модуля сигнала, но нужного результата не получил.


Также пробовал разные вариации двустороннего ограничителя, но безуспешно.



Благодарю за участие.

Прикрепленные файлы

 HFBR.pdf ( 229.34 килобайт ) Кол-во скачиваний: 16

 

[yakub_EZ]

В даташите на 2416 в референс дизайне с выхода нарисован резистор на 510 Ом. С ним разброс выходного напряжения значительно меньше, можно обойтись схемой на компараторе которая будет работать от 0 герц

[Stepanich]

yakub_EZ, спасибо за ответ.

Но в том же даташите есть параметр dc Output Voltage, лежаший в диапазоне от Vcc-4,2 до Vcc-2,4. Это так: я замерил выход на пяти образцах -- разброс составляет несколько сотен мВ. Устройств с этой системой делается много, подстраивать индивидуально каждое, к сожалению, нет возможности.

[yakub_EZ]

Тогда триггер Шмидта. Постоянную составляющую подтянуть до середины интервала, быстрые перемены сигнала будут переводить его в одно из состояний

[Herz]

А велик ли диапазон изменения скважностей?

[Stepanich]

yakub_EZ, а как решение со шмиттом решит проблему заряда конденсатора?

Herz, да, дипазон изменения скважностей велик: от 0,01 % до 99,99 %.

[yakub_EZ]

Очень просто. Переключений благодаря RC цепочке и триггеру возможно только для сигнала с малым фронтом нарастания/спада. Для медленного сигнала перезарядки конденсатора путь закрыт.
По ошибке, постоянную составляющую в 2 вольта оставил во всех трех входных источниках. Из-за чего на входе получилось смещение аж 6 вольт, но как видите, это на работу схемы не влияет

Эскизы прикрепленных изображений

 

Прикрепленные файлы

 stepanich.rar ( 579 байт ) Кол-во скачиваний: 14

 

[Stepanich]

yakub_EZ, спасибо за участие.

Я подставил в Вашу схему генератор с предельной скважностью, и ситуация осталась прежней, к сожалению.

[НЕХ]

на предпоследней странице не искомое решение ? http://cds.linear.com/docs/Application%20Note/an85.pdf

[andrewkrot]

А параметры импульса какие? Они детерминированы, или как?

[Stepanich]

НЕХ, спасибо за ссылку.
Вот, что получается на модели:



Сначала всё хорошо, потом провал.

Глядя на эту схему, я задался вопросом: ведь у любого осциллографа в режиме блокировки постоянного тока также используется конденсатор, который не подвержен заряду при предельных скважностях сигнала; в таком случае, как устроена схема, предотвращающая данное явление?

andrewkrot, параметры сигнала, используемые в данной модели: амплитуда 100 мв, длительность 50 мкс, период 50,1 мкс. В реальной схеме и длительность, и период являются переменными, минимальная длительность 1 мкс.

[yakub_EZ]

yakub_EZ, спасибо за участие.

Я подставил в Вашу схему генератор с предельной скважностью

А вы не думали о том, что операционник применяемый в этой схеме просто отстает по скорости. Вот, на 400-мегагерцовом ОУ работает. наверняка можно найти что-нибудь поскромнее

Эскизы прикрепленных изображений

 

[тау]

Глядя на эту схему, я задался вопросом: ведь у любого осциллографа в режиме блокировки постоянного тока также используется конденсатор, который не подвержен заряду при предельных скважностях сигнала; в таком случае, как устроена схема, предотвращающая данное явление?

в осциллографах с "закрытым" входом при помощи конденсатора это явление во всей красе присутствует.

к сабжу - если вам надо передавать цифровой сигнал, то проблемы решается тремя компараторами -50 , 0 , +50 mV смещением .

Если у вас есть короткие фронты <<100nS и они надежны в своей стабильности , то можете их анализировать (через дифцыпочку сначала прогоните сигнал а потом на компаратор с гистерезисом )

[andrewkrot]

Не вижу явного значения напряжения на выводе 3 компаратора. Оно уже само по себе будет дрейфовать от температуры и других факторов. Увеличьте R4 до 1к. С 3 вывода на +5 тоже резистор 1k. А на практике 1% резисторы таким образом рассчитать, чтобы при отсутствии сигнала на одном из входов компаратора напряжение было больше (меньше) на величину порога срабатывания. Попробуйте так смоделировать. А вообще-то есть HFBR и с TTL выходом. Частоты у Вас не большие. И не нужно будет городить огород. IMHO.

[Stepanich]

yakub_EZ, благодарю за схему. Буду её дальше развивать (пока, что работа схемы заязана на стабильном питании).

тау, спасибо за идею с компараторами, интересно.

andrewkrot, да, частоты небольшие. В разрабатываемой схеме требуется минимальное время распространения сигнала, на уровне 15 нс. Приёмник с ТТЛ-выходом имеет большее время распространения.

[andrewkrot]

Кроме HFBR есть еще тыщи других приемников, и с PECL выходами, которые на Ваш компаратор цепляются прямиком без всяких конденсаторов. Если есть желание испытать другие варианты и Вы в Москве - пишите в личку.

[yakub_EZ]

Кроме HFBR есть еще тыщи других приемников, и с PECL выходами, которые на Ваш компаратор цепляются прямиком без всяких конденсаторов. Если есть желание испытать другие варианты и Вы в Москве - пишите в личку.

Дайте ссылку хоть на десяток, пускай на порядок меньше распространенных

[andrewkrot]

http://www.optotech.ru/pom_prom/prom.htm - не сочтите за рекламу
Форм-фактор другой, правда, и длина волны тоже. Но на этапе проектирования это не важно. К тому же этот форм-фактор стандартный. При заказе оговаривается какой именно Вам нужен выход - PECL/TTL а также требования по постоянной составляющей. Если нужно передать постоянную составляющую, то из цепи прохождения сигнала убираются конденсаторы - просто другая схема.

Или если хотите свою схематику, то тогда что-то типа http://www.hioptel.com/Upload/8/doc/1211253037062.pdf таких тоже хоть пруд пруди. Это фотоприемник со встроенным трансипедансным усилителем и дифференциальным выходом.

У меня валяется всяких таких модулей разных. Если нужно испытать что-то, то пишите в личку - договоримся.

[yakub_EZ]

http://www.optotech.ru/pom_prom/prom.htm - не сочтите за рекламу

Хотел у них купить для прототипа ЛД 850 нм с выходом на волокно в разъёме ST с мощностью несколько милливат. По отдельности всё есть, а вместе нет, надо только сделать. Говорил с их технарями, обещали сделать. Перезванивал несколько раз в течении трёх недель, а потом плюнул на это, вставил буржуйский лазер в ампфетоловский переходник и всё, вот такой осадок.

Или если хотите свою схематику, то тогда что-то типа http://www.hioptel.com/Upload/8/doc/1211253037062.pdf таких тоже хоть пруд пруди. Это фотоприемник со встроенным трансипедансным усилителем и дифференциальным выходом.

Как вы их находите? Чтоб заказать в Москве можно было несколько штучек. Чипфайнд молчит. Вот потому и пользуется народ всё теми же HFBR. Вижу их во многих произведениях техники, а других оптоволоконных производителей как будто нет.

У меня валяется всяких таких модулей разных. Если нужно испытать что-то, то пишите в личку - договоримся.

Хорошо, запишу в блокнотик

[andrewkrot]

Как вы их находите?

«Ты суслика видишь? — Нет. — И я нет. А он есть!» (фильм «ДМБ») =)
Занимаемся производством всяких девайсов для ВОЛС уже лет 10, есть кое-какой опыт в их использовании и доставании =)
Их даже в Москве делають - http://telam.ru/index.php?id=35, http://telas.ru/product.htm и т.п., только китайцы делают это гораздо дешевле...


Сообщение отредактировал andrewkrot - Jun 26 2011, 17:05

[Stepanich]

Друзья, спасибо за участие.

Удалось найти решение.



По поводу предложенных приёмников. Да, это крайне интересные изделия. Но мы ограничены в габаритах (это про optotech), а температура хранения должна быть -60...+85.

И для общего развития: всё-таки любопытно, как работает DC reject в осциллографах? Почему там не происходит заряда кондесатора.

тау, что такое "закрытый" вход?.

Спасибо.

[НЕХ]

конденсатор разряжается за счёт обратного тока диода... не хорошо.
а как Вам такая картинка ?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Stepanich]

НЕХ, спасибо, очень интересная схема. Откуда она? Я так понимаю, обсуждаемая часть -- это узел поиска средней точки входного напряжения.

Разряд конденсатора я нормировал, запараллелив его с резистором 1 М и выбрав диод с малым током утечки (SD101AWS-V).

И всё-таки, кто-нибудь знает, как устроен узел DC reject в осциллографах?

[НЕХ]

в осциллографе - простой конденсатор, шунтируемый твёрдотельным реле при нормальном входе.
нет чудес - там просто постоянная времени велика.

[Stepanich]

НЕХ, насколько я понимаю постоянная времени RC-цепочки определяет лишь то, как долго конденсатор будет заряжаться при предельных скважностях: 1 мс или 10 сек, и т. д. Всё равно, рано или поздно это произойдет, если не предпринять меры.
Твердотельное реле разряжает кондесатор после каждого измерительного цикла? Так?

[тау]

тау, что такое "закрытый" вход?.

закрытый - значит отделенный по DC конденсатором от постоянки. Никаким твердотельным реле он импульсно не замыкается в режиме AC. В осциллографе все теже проблемы ваши - на скважностях 0.001 увидите импульс выше нуля, а на скважности 99.999 - импульсы окажутся ниже нуля в осциллографе с закрытым входом.

то что Вы нарисовали - по сути - слежение за постоянкой проникающей через дифцыпочку с немалой постоянной времени . И вычитание этой проникшей постоянки на входах решающего компаратора. Другими словами Вы избавляетесь от ложной , не несущей никакой информации постоянки на входе. То же самое достигается более простыми способами (имхо) . посмотрите вложение. Так как у вас может быть очень короткие импульсы - вся энергия сигнала содержится в высокочастотной части спектра (выше мегагерца). Этим не грех воспользоваться, но лучше без извращений.

Сообщение отредактировал тау - Jun 27 2011, 14:54

Эскизы прикрепленных изображений

 

[НЕХ]

добавлю, что передают, обычно, кодированием без постоянной составляющей - например, "манчестером"
проблема - авторская ШИМ модуляция.