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.