|
Гальваническая развязка аналогового сигнала, от DC до 15МГц |
|
|
|
 |
Ответов
(1 - 59)
|
Oct 14 2011, 12:11
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 441
Регистрация: 7-12-04
Пользователь №: 1 373

|
Цитата(NSTU @ Oct 14 2011, 15:10)  1) К сожалению, производитель ничего не пишет про полосу пропускания для своей оптопары. 2) Как быть с питанием операционного усилителя на входной стороне оптопары?
|
|
|
|
|
Oct 14 2011, 16:10
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 281
Регистрация: 29-04-08
Из: Москва
Пользователь №: 37 149

|
В таком диапазоне ничего не видел. Видимо, придётся делить на DC-НЧ и ВЧ. Например, до 50кГц ISO124, выше - транс. Или опторазвязки vishay + транс. Питание ессно нужно с обеих сторон.
|
|
|
|
|
Oct 14 2011, 16:34
|
специалист
  
Группа: Свой
Сообщений: 279
Регистрация: 3-05-07
Из: г. Москва
Пользователь №: 27 506

|
Цитата(sergunas @ Oct 14 2011, 14:18)  Подскажите, пожалуйста, схемотехнические решения по гальванической развязке входного аналогового сигнала в частотном диапазоне от DC до 15МГц. Спасибо. ADC+DC-DC+Цифровой изолятор+Контроллер+DAC
|
|
|
|
|
Oct 14 2011, 19:48
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 441
Регистрация: 7-12-04
Пользователь №: 1 373

|
Цитата(MaxPIC @ Oct 14 2011, 20:34)  ADC+DC-DC+Цифровой изолятор+Контроллер+DAC мысль в принципе понятна, спасибо, правда в моем случае контроллер и DAC можно отбросить, т.к. всё равно сигнал нужно оцифровывать. Просветите только, что такое "DC-DC". Цитата(shkal @ Oct 14 2011, 20:10)  В таком диапазоне ничего не видел. Видимо, придётся делить на DC-НЧ и ВЧ. Например, до 50кГц ISO124, выше - транс. Или опторазвязки vishay + транс. Питание ессно нужно с обеих сторон. спасибо, за интересную мысль с разделением частотных диапазонов, приму на вооружение. Подскажите ещё, а как получить питание на входной стороне развязки?
|
|
|
|
|
Oct 15 2011, 05:50
|
специалист
  
Группа: Свой
Сообщений: 279
Регистрация: 3-05-07
Из: г. Москва
Пользователь №: 27 506

|
Цитата(sergunas @ Oct 14 2011, 23:48)  мысль в принципе понятна, спасибо, правда в моем случае контроллер и DAC можно отбросить, т.к. всё равно сигнал нужно оцифровывать. Просветите только, что такое "DC-DC". DC-DC- это гальванически развязанный преобразователь постоянного напряжения на входе в постоянное напряжение на выходе.
|
|
|
|
|
Oct 17 2011, 06:40
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 441
Регистрация: 7-12-04
Пользователь №: 1 373

|
Цитата(Herz @ Oct 15 2011, 13:07)  Тогда и вопрос можно смело снимать. Ибо гальваническая развязка аналогового и цифрового сигнала - две большие разницы, как говорят в Одессе. вопрос, к сожалению, не снят, потому что развязку в цифре после АЦП делать, мне кажется, ещё сложнее. Представьте, частота дискретизации 50МГц и 12 разрядов...
|
|
|
|
|
Oct 17 2011, 07:00
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 441
Регистрация: 7-12-04
Пользователь №: 1 373

|
Цитата(stells @ Oct 17 2011, 10:48)  трансформаторы 1Гбит? поясните, пож.
|
|
|
|
|
Oct 17 2011, 07:22
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 441
Регистрация: 7-12-04
Пользователь №: 1 373

|
Цитата(stells @ Oct 17 2011, 11:10)  эзернет 1Гбит понятно, спасибо, но, думаю, это не подходит... Цитата(Tanya @ Oct 17 2011, 11:11)  Такая полоса получится для последовательной передачи. А какой интерфейс у Вашего АЦП? Serial LVDS (LTC2265-12)
|
|
|
|
|
Oct 17 2011, 07:23
|
специалист
  
Группа: Свой
Сообщений: 279
Регистрация: 3-05-07
Из: г. Москва
Пользователь №: 27 506

|
Цитата(sergunas @ Oct 17 2011, 10:40)  вопрос, к сожалению, не снят, потому что развязку в цифре после АЦП делать, мне кажется, ещё сложнее. Представьте, частота дискретизации 50МГц и 12 разрядов... Развязку в цифре, в Вашем случае, сделать намного проще. Вот цифровой изолятор на 150 МБит/сек: http://www.ti.com/product/iso7640fm
|
|
|
|
Guest_@Ark_*
|
Oct 17 2011, 07:28
|
Guests

|
Цитата вопрос, к сожалению, не снят, потому что развязку в цифре после АЦП делать, мне кажется, ещё сложнее. Представьте, частота дискретизации 50МГц и 12 разрядов... А мне кажется наобоот. Проще оцифровать сигнал непосредственно "на месте", сведя к минимуму все искажения. А затем уже решать задачу передачи потока информации в цифровом виде и гальваноразвязки. Можно, кстати, и сжать попробовать...
|
|
|
|
|
Oct 17 2011, 07:33
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 441
Регистрация: 7-12-04
Пользователь №: 1 373

|
Цитата(@Ark @ Oct 17 2011, 11:28)  А мне кажется наобоот. Проще оцифровать сигнал непосредственно "на месте", сведя к минимуму все искажения. А затем уже решать задачу передачи потока информации в цифровом виде и гальваноразвязки. Можно, кстати, и сжать попробовать... понятно, что с точки зрения искажений это будет лучше, но по техническому заданию, ко мне приходит аналоговый сигнал, так что "на месте" не получится оцифровать
|
|
|
|
Guest_@Ark_*
|
Oct 17 2011, 07:38
|
Guests

|
Цитата понятно, что с точки зрения искажений это будет лучше, но по техническому заданию, ко мне приходит аналоговый сигнал, так что "на месте" не получится оцифровать Так оцифруйте там, где Вы его получаете извне - на входе своего устройства. С цифрой в любом случае проще будет работать. Народ Вам правильно советует.
|
|
|
|
|
Oct 17 2011, 08:03
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 441
Регистрация: 7-12-04
Пользователь №: 1 373

|
Цитата(stells @ Oct 17 2011, 11:31)  а что понятно? я имел ввиду использовать готовые трансформаторы для эзернет. на выходе АЦП у Вас вроде дифференциальный сигнал? наверное только драйвер потребуется я если у меня на выходе АЦП будет постоянный сигнал (в старших разрядах), как его трансформатор пропустит?
|
|
|
|
|
Oct 17 2011, 08:12
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 441
Регистрация: 7-12-04
Пользователь №: 1 373

|
Цитата(@Ark @ Oct 17 2011, 11:38)  Так оцифруйте там, где Вы его получаете извне - на входе своего устройства. С цифрой в любом случае проще будет работать. Народ Вам правильно советует. хорошо, попробую проработать этот вариант, во что он выливается, просто психологически не готов, на выходе АЦП 4 LVDS выхода: 2 LVDS для передачи данных, по 3-му клок, по 4-му - сигнал квитирования FRAME. Предположительная частота 50*8=400Mbps. Другой с параллельным выходом АЦП брать не могу, ограниченное число свободных выводов в ПЛИС.
|
|
|
|
|
Oct 17 2011, 11:14
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 441
Регистрация: 7-12-04
Пользователь №: 1 373

|
Цитата(stells @ Oct 17 2011, 12:22)  кстати, имея этот клок, несложно на простой логике сформировать Манчестер
пс: исключающее ИЛИ сигнала данных и клока да, это интересная идея в пользу применения трансформаторов. Но, я только сейчас подумал, если делать развязку после АЦП, это ведь надо не только выходы развязывать, это надо всё управление АЦП развязывать, и ещё входной клок АЦП...
|
|
|
|
|
Oct 17 2011, 11:38
|
специалист
  
Группа: Свой
Сообщений: 279
Регистрация: 3-05-07
Из: г. Москва
Пользователь №: 27 506

|
Цитата(sergunas @ Oct 17 2011, 15:14)  да, это интересная идея в пользу применения трансформаторов. Но, я только сейчас подумал, если делать развязку после АЦП, это ведь надо не только выходы развязывать, это надо всё управление АЦП развязывать, и ещё входной клок АЦП... Развязать входной клок для АЦП без сильного ухудшения джиттера, х-м, это даже интересно. Если сделаете, скажите потом, как Вам это удалось, и какие характеристики по джиттеру получили. P.S. Не ломайте себе голову, собирайте на приёмной части полностью систему сбора аналоговых данных (АЦП, ИОН, Генератор) и передавайте их через гальваническую развязку на ПЛИС.
|
|
|
|
Guest_@Ark_*
|
Oct 17 2011, 12:21
|
Guests

|
Цитата Не ломайте себе голову, собирайте на приёмной части полностью систему сбора аналоговых данных (АЦП, ИОН, Генератор) и передавайте их через гальваническую развязку на ПЛИС. Можно, кстати, и ПЛИС включить в приемную часть, а развязать только конечный выходной цифровой интерфейс устройства, ну и внешнее питание, конечно.
Сообщение отредактировал @Ark - Oct 17 2011, 12:41
|
|
|
|
|
Oct 17 2011, 14:21
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 441
Регистрация: 7-12-04
Пользователь №: 1 373

|
Цитата(MaxPIC @ Oct 17 2011, 15:38)  Развязать входной клок для АЦП без сильного ухудшения джиттера, х-м, это даже интересно. Если сделаете, скажите потом, как Вам это удалось, и какие характеристики по джиттеру получили. P.S. Не ломайте себе голову, собирайте на приёмной части полностью систему сбора аналоговых данных (АЦП, ИОН, Генератор) и передавайте их через гальваническую развязку на ПЛИС. мда, приёмная сторона всё моё устройство за собой тянет, может тогда и развязка вообще не нужна...
|
|
|
|
Guest_@Ark_*
|
Oct 17 2011, 15:06
|
Guests

|
Цитата может тогда и развязка вообще не нужна... Так это вопрос к Вам - почему решили, что нужна развязка? А что еще к устройству подключается, от чего оно питается, как управляется?
Сообщение отредактировал @Ark - Oct 17 2011, 15:11
|
|
|
|
|
Oct 17 2011, 15:24
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 441
Регистрация: 7-12-04
Пользователь №: 1 373

|
Цитата(@Ark @ Oct 17 2011, 19:06)  Так это вопрос к Вам - почему решили, что нужна развязка? А что еще к устройству подключается, от чего оно питается, как управляется? может, конечно, я чего-то не понимаю, но развязка нужна, когда у земель потенциал разный (земля приемника зашумлена). А разный он может быть потому, что токи потребления могут независимо друг от друга меняться. И, если я АЦП, ПЛИС и прочее поставлю на сторону до развязки, они также будут потреблять и создавать шум на земле и опять нужна развязка получается...
|
|
|
|
Guest_@Ark_*
|
Oct 17 2011, 15:47
|
Guests

|
Цитата может, конечно, я чего-то не понимаю, но развязка нужна, когда у земель потенциал разный (земля приемника зашумлена). Я спрашивал немного не об этом, ну да ладно... Наверное Вам не развязка нужна, а разделение аналоговой и цифровой земли устройства, это несколько разные вещи...
|
|
|
|
|
Oct 17 2011, 17:50
|
специалист
  
Группа: Свой
Сообщений: 279
Регистрация: 3-05-07
Из: г. Москва
Пользователь №: 27 506

|
Цитата(sergunas @ Oct 17 2011, 19:24)  может, конечно, я чего-то не понимаю, но развязка нужна, когда у земель потенциал разный (земля приемника зашумлена). А разный он может быть потому, что токи потребления могут независимо друг от друга меняться. И, если я АЦП, ПЛИС и прочее поставлю на сторону до развязки, они также будут потреблять и создавать шум на земле и опять нужна развязка получается... Так, ясно. Я рекомендую Вам ознакомиться с главой №3 (Grounding) книги Henry W. Ott "Electromagnetic compatibility". Тогда Вы точно сможете сказать, с какими помехами Вы сталкиваетесь, какова их этимология и каковы стандартные способы борьбы с ними.
|
|
|
|
Guest_@Ark_*
|
Oct 18 2011, 01:54
|
Guests

|
Цитата После "отрезания" в больнице... M-да. Редкий пациент может так запутать уважаемый конвульсиум. Респект автору темы.
|
|
|
|
Guest_@Ark_*
|
Oct 18 2011, 13:48
|
Guests

|
Цитата трансформаторную гальваническую развязку всегда ставил на любой аналоговый вход, пока не столкнулся с постоянным уровнем... Можете выложить пример подобной развязки (часть схемы), чтобы было понятно о чем речь?
|
|
|
|
|
Oct 18 2011, 15:09
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 820
Регистрация: 12-05-08
Из: Israel
Пользователь №: 37 440

|
Цитата(sergunas @ Oct 18 2011, 15:52)  может ли кто посоветовать низкочастотные трансформаторы для гальванической развязки с полосой от 200Гц (негабаритные)? Вы нигде не сообщили каковы требования к полосе пропускания, линейности и динамическому диапазону. Если Вас устроит завал АЧХ 2-3dB на 15mHz и уровень сигнала от 0 до 1V, то для гальванической развязки дешевле всего будеть применить усилитель на оптроне HCPL4562. Его описание, включая схему включения, находится здесь. Проверено.
|
|
|
|
|
Oct 18 2011, 15:34
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 441
Регистрация: 7-12-04
Пользователь №: 1 373

|
Цитата(@Ark @ Oct 18 2011, 17:48)  Можете выложить пример подобной развязки (часть схемы), чтобы было понятно о чем речь? да, пожалуйста, такая незамысловатая схема:
Цитата(Ariel @ Oct 18 2011, 19:09)  Вы нигде не сообщили каковы требования к полосе пропускания, линейности и динамическому диапазону. Если Вас устроит завал АЧХ 2-3dB на 15mHz и уровень сигнала от 0 до 1V, то для гальванической развязки дешевле всего будеть применить усилитель на оптроне HCPL4562. Его описание, включая схему включения, находится здесь. Проверено. спасибо, полоса 17МГц это прям то, что нужно, к сожалению, пока к линейности и динам. диапазону требований не знаю, постараюсь уточнить
|
|
|
|
|
Oct 19 2011, 07:55
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 441
Регистрация: 7-12-04
Пользователь №: 1 373

|
Цитата(Ariel @ Oct 19 2011, 11:13)  2 трансформатора в параллель будут работать гораздо хуже, чем каждый из них по отдельности. ну а что делать, надо компромисс какой-то найти... Ещё дополнительная информация такая: источник входного сигнала с очень шумной землёй (из-за высоковольтных напряжений 25кВ, больших токов потребления) с опасностью (в случае выхода из строя блока) высоковольтных помех, выжигающих (по опыту) цифровую часть приёмного блока. Требований по линейности и динамическому диапазону не предъявляются, т.е. пока насколько сможем сделать настолько, как говорится, сможем.
|
|
|
|
|
Oct 19 2011, 08:36
|

.
     
Группа: Участник
Сообщений: 2 424
Регистрация: 25-12-08
Пользователь №: 42 757

|
Цитата(sergunas @ Oct 19 2011, 11:55)  ну а что делать, надо компромисс какой-то найти... Ещё дополнительная информация такая: источник входного сигнала с очень шумной землёй (из-за высоковольтных напряжений 25кВ, больших токов потребления) с опасностью (в случае выхода из строя блока) высоковольтных помех, выжигающих (по опыту) цифровую часть приёмного блока. Требований по линейности и динамическому диапазону не предъявляются, т.е. пока насколько сможем сделать настолько, как говорится, сможем. Вы надеетесь на "идеальную " гальваническую развязку , с гипотетической нулевой проходной емкостью, забывая что трансформаторы, особенно низкочастотные , имеют весьма заметную межобмоточную емкость, через которую "проскочат" импульсы от суровых процессов на 25 кВ стороне. И все равно всё погорит на "изолированной" стороне. Вас может быть только спасет опторазвязка волокном . На "горячей" стороне надо поставить АЦП, сериалайзер 40-60 МБайт/с в поток 440 -660 Мбит/с , если 8 разрядов мало - ставите 2 сериалайзера. Выходы сериалайзеров через какие-нить SFP модули по оптике гоните на развязанную часть системы и десериализуете. имхо еще вариант - перенести спектр повыше ( с потерей некоторой точности порядка процентов) На ВВ стороне поставить модулятор или перемножитель, работающий на частоте к примеру 100MHZ. На приемной стороне - такой же перемножитель (уже как демодулятор с ФНЧ 15MHZ) . тактовую частоту гетеродина подавать от одного опорного генератора например по волокну одинаковой длины (или через махонькие но электропрочные трансформаторы с малой проходной емкостью). Перенос спектра вверх просто позволит снизить проходную емкость между двумя сторонами. Точное восстановление DC уровня подстраиваете фазой гетеродина на приемной стороне в небольших пределах.
Сообщение отредактировал тау - Oct 19 2011, 08:38
|
|
|
|
|
Oct 19 2011, 08:54
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 441
Регистрация: 7-12-04
Пользователь №: 1 373

|
Цитата(тау @ Oct 19 2011, 12:36)  Вы надеетесь на "идеальную " гальваническую развязку , с гипотетической нулевой проходной емкостью, забывая что трансформаторы, особенно низкочастотные , имеют весьма заметную межобмоточную емкость, через которую "проскочат" импульсы от суровых процессов на 25 кВ стороне. И все равно всё погорит на "изолированной" стороне. может тогда опторазвязка аналогового сигнала - это действительно решение? У оптопары, наверное, небольшая проходная ёмкость. АЦП и сериализатор тоже жалко, если погорят... Цитата(Ariel @ Oct 19 2011, 12:17)  Ну тогда вам необходима гальваническая развязка. Еще раз советую применить HCPL4562. Мы делали не нем развязку для видеосигнала. Каков динамический диапазон примененной в Data Sheet схемы - не знаю, мы проверяли ее только для сигналов от 0 до1V. Найти трансформатор с указанной Вами полосой практически невозможно в природе. А если взять более линейный вариант HCNR201? Помимо снижения полосы с 17МГц до 9МГц какие ещё минусы? Цитата(тау @ Oct 19 2011, 12:36)  еще вариант - перенести спектр повыше ( с потерей некоторой точности порядка процентов) На ВВ стороне поставить модулятор или перемножитель, работающий на частоте к примеру 100MHZ. На приемной стороне - такой же перемножитель (уже как демодулятор с ФНЧ 15MHZ) . тактовую частоту гетеродина подавать от одного опорного генератора например по волокну одинаковой длины (или через махонькие но электропрочные трансформаторы с малой проходной емкостью). Перенос спектра вверх просто позволит снизить проходную емкость между двумя сторонами. Точное восстановление DC уровня подстраиваете фазой гетеродина на приемной стороне в небольших пределах. спасибо, за идею, что-то такое представлял себе, но не был уверен в отсутствии "подводных камней", тем не менее этот вариант затрагивает изменение требований заказчика, так что может не пройти.
|
|
|
|
|
Oct 19 2011, 09:18
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 441
Регистрация: 7-12-04
Пользователь №: 1 373

|
Цитата(Ariel @ Oct 19 2011, 12:59)  если стоимость устройства не очень критична, посмотрите в сторону гальванически развязанных усилителей у Analog Device. У них есть, насколько я помню, усилитель с полосой 0-120mHz, правда довольно дорогой. стоимость не критична абсолютно, в какой категории искать? Нашёл только Isolation Amplifier AD215
|
|
|
|
|
Oct 19 2011, 10:09
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 441
Регистрация: 7-12-04
Пользователь №: 1 373

|
Цитата(Ariel @ Oct 19 2011, 13:47)  Посмотрите CIM1100 здесь, пишут что он до 120mHz спасибо, но вариант, конечно, габаритный...
|
|
|
|
Guest_@Ark_*
|
Oct 19 2011, 10:22
|
Guests

|
ИМХО, 25кВ - слишком серьезная цифра, чтобы полагаться на прочность изоляции оптопар или каких-либо драйверов. В случае аварии это не спасет изолированную часть... По моему, как уже предлагалось, нужно делать на "горячей" стороне АЦП+сериалайзер, с последующей передачей цифры по оптоволокну. От таких напряжений по другому надежно не защититься. А на "горячей" стороне - бороться с помехами и наводками, на сколько это возможно. Естественно, защитить ее от всего не удастся. И не нужно пытаться - при аварии большая вероятность, что эта часть выгорит, это неизбежные издержки.
|
|
|
|
|
Oct 22 2011, 01:57
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 888
Регистрация: 25-09-08
Из: Питер
Пользователь №: 40 458

|
Цитата(тау @ Oct 19 2011, 11:36)  ...еще вариант - перенести спектр повыше ( с потерей некоторой точности порядка процентов) ... Это, скорее всего, оптимальный вариант, особенно если не нужно точно передавать постоянную составляющую (но и это вполне возможно). Но, чтобы избежать некоторых проблем, лучше использовать два канала с дифференциальной модуляцией (когда в одном канале амплитуда растет - в другом снижается). И не нужна дополнительная частота - синхронное детектирование - по самому сигналу. А если каналы будут работать в противофазе - это еще и помехи поможет подавить. ВЧ транс обеспечит минимальную емкость, что крайне важно при таком уровне помех. Можно использовать и частотую модуляцию. А вот с оптикой будет заметно сложнее, хотя и лучше. Прийдеться как-то питание дальнего конца обеспечивать, а это емкость и пролезание помех. Есть и еще один забавный способ, его использовали в старых энцефалографах - он вообще не требует постоянного напряжения питания датчиков. Делается генератор на контуре с двумя обмотками. Генератор - на приемной стороне, а, на отдельной обмотке контура, ставится варикап, на который подается входной сигнал (ессно развязанный фильтром). Нужное смещение по постоянному напряжению обеспечивается выпрямлением сигнала генератора. Входной сигнал изменяет емкость варикапа и, соответственно, резонансную частоту генератора. Линейность, конечно безобразная, но, если нет особых требований... Аналогично можно подавать на ВЧ трансформатор сигнал с генератора, и модулировать его нагрузку (на вторичной обмотке) входным сигналом. При этом питание датчика будет браться от самого сигнала генератора. Ну и т.д. и т.п.
|
|
|
|
|
  |
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|