Разработка узла бесконтактной передачи информации, Частотное детектирование + общая критика Опции

[Stepanich]

Здравствуйте.

Разрабатывается узел бесконтактной передачи информации. Узел представляет собой две пластины, расположенные друг напротив друга на расстоянии около 0,5 мм. Одна пластина закреплена неподвижно, вторая - вращается относительно первой. Задача обеспечить двунаправленную передачу цифровых сигналов с одной стороны на другую. Параметры следующие.
- скорость передачи: не менее 500 кбит/с;
- количество каналов на стационарной стороне: 2 принимающих, 1 передающий;
- ёмкость каждого канала: не более 10 пФ;
- потребление: не более 0,5 Вт;
- устойчивость к синфазным помехам.

Были рассмотрены способы, применённые фирмами Texas Instruments и Silicon Labs.
Выбор был сделан на решении фирмы Silicon Labs: использование непрерывной модуляции должно обеспечивать большую помехозащищённость в сравнении с кодированием перехода уровня сигнала:


Была разработана модель узла (прикладываю со всеми внешними файлами):
 Isolator_21.08.2018.rar ( 5.44 килобайт ) Кол-во скачиваний: 11



В качестве формирователя несущей предполагается использование осцилляторов с LVDS выходом (Abracon, Epson и т. п.); в качестве ключей - аналоговые SPST или SPDT ключи. Оба эти элемента в модели заменены на идеальные.
Ёмкость между пластинами в модели задана конденсаторами Cdiff. Модулирующий сигнал (собственно, который нужно передать) поступает на ключи, коммутирующие в/ч несущую (150...250 МГц) на усилитель и изоляционный барьер. С выхода изоляционного барьера сигнал поступает на преобразователь дифф. сигнала в униполярный, затем усредняется и поступает на компаратор, восстанавливающий исходный (модулирующий сигнал). Сейчас основная проблема в том, что длительность восстановленного сигнала искажается при изменении ёмкости изолирующего барьера (приведены диаграммы для ёмкости 10 пФ и 100 пФ):


Это связано с изменением уровня входного сигнала на компараторе и несимметричности постоянной времени нарастания и спада сигнала, формируемого узлом усреднения (AVERAGING). Да и сам узел AVERAGING является неэффективным по входному току. Хочется выработать для данного узла решение, устраняющее эти недостатки (например, частный детектор).

Итак вопросы:
- как можно решить проблему искажения выходных сигналов при изменении ёмкости барьера?
- на что ещё обратить внимание в решении задачи создания цифрового изолятора (критика остальной части схемы)?

Спасибо.

[_4afc_]

- ёмкость каждого канала: не более 10 пФ;
- количество каналов на стационарной стороне: 2 принимающих, 1 передающий;
- устойчивость к синфазным помехам.

т.е вы хотите разместить 6 вложенных колец по 10 пФ. Вы это вообще рисовали?

Даже два кольца сложно будет разместить с одинаковой площадью друг в друга.
Причём помеха на внешнее кольцо, вроде, больше влияет.

Так что думайте насчёт одного полудуплексного канала.

Были рассмотрены способы, применённые фирмами Texas Instruments и Silicon Labs.
Выбор был сделан на решении фирмы Silicon Labs: использование непрерывной модуляции должно обеспечивать большую помехозащищённость в сравнении с кодированием перехода уровня сигнала

Ну и зря. Ненужна там никакая модуляция вообще. Просто передавайте сразу цифровые данные. Лучше закодируйте их чем-то типа БЧХ и синхру хорошую добавьте для организации временного разделения.

В качестве формирователя несущей предполагается использование осцилляторов с LVDS выходом (Abracon, Epson и т. п.); в качестве ключей - аналоговые SPST или SPDT ключи. Оба эти элемента в модели заменены на идеальные.
Ёмкость между пластинами в модели задана конденсаторами Cdiff. Модулирующий сигнал (собственно, который нужно передать) поступает на ключи, коммутирующие в/ч несущую (150...250 МГц) на усилитель и изоляционный барьер.

Зачем всё это??? У меня 74LVC2G125 прекрасно передаёт 15Мбит канальных на несколько сантиметров.

Это связано с изменением уровня входного сигнала на компараторе и несимметричности постоянной времени нарастания и спада сигнала, формируемого узлом усреднения (AVERAGING).

Не замечал чтобы фронты зависили от ёмкости барьера, уровень - да.
Может потому, что кодировал передачу данных манчестером и количество нулей и единиц в сообщении было постоянным.

С выхода изоляционного барьера сигнал поступает на преобразователь дифф. сигнала в униполярный

И вот AD8009 справится с сигналом 250МГц при 200к на входе?

- потребление: не более 0,5 Вт;

90мВт во время приёма данных, и то из-за АРУ.