Помощь нужна в разработке принципиальной схемы....

[timka]

Тут вот у меня задача возникла не совсем из моей области. Прошу помочь советами.

Задача: внесение в напряжение питания цифровой микросхемы (5В) "провалов" напряжения на регулируемый уровень и с заданной длительностью в произвольные моменты времени.

Скорость спада/подема фронтов - чем быстрее, тем лучше.
Момент и длительность "провала" задается внешним сигналом (ТТЛ уровень).
Потребляемый ток микросхемой - около 10-12 мА.

Если кто может помочь принципиальной схемкой и практическими советами по подбору комплектующих, буду весьма признателен.

[Vit]

Можно ли поставить подробное ТЗ?
Сходу возникли вопросы:
- Как (чем) это должно управляться (поточнее)
- Какую точность по напряжению и времени надо обеспечить
- Какой потребляемый ток
- Диапазоны выдаваемого напряжения
- минимально необходимая длительность провалов
- что значит "чем быстрее, тем лучше" о длительности фронтов - пико, нано, микро, милисекунды?

[timka]

Можно ли поставить подробное ТЗ?
Сходу возникли вопросы:
- Как (чем) это должно управляться (поточнее)
- Какую точность по напряжению и времени надо обеспечить
- Какой потребляемый ток
- Диапазоны выдаваемого напряжения
- минимально необходимая длительность провалов
- что значит "чем быстрее, тем лучше" о длительности фронтов - пико, нано, микро, милисекунды?

Ответы:
- управление - выход цифрового устройства со стандартными ТТЛ уровнями сигнала
- точность по напряжению - (дискретность задания уровня?) около 0.01 - 0.05 В, точность во времени (время реакции?): ~2 нс (тут не уверен - если время реакции будет фиксировано, то его можна будет учесть при формировании управляющего сигнала)
- потребляемый ток самой схемы ввода провала не лимитирован, потребляемый ток "подопытной" микросхемы: около 10-12мА
- диапазоны напряжений - питающее "подопытной" микросхемы: +5В, минимальный уровень провала: +1В
- минимально необходимая длительность провалов задается управлящим сигналом: ~10-20нс, максимальное - не ограничено, но реально будет около 500-1000 нс
- длительность фронтов - единицы наносекунд
- требование к "идеальности" формы импульса провала: не выдвигается

[Artem3.14]

Можно ли поставить подробное ТЗ?
Сходу возникли вопросы:
- Как (чем) это должно управляться (поточнее)
- Какую точность по напряжению и времени надо обеспечить
- Какой потребляемый ток
- Диапазоны выдаваемого напряжения
- минимально необходимая длительность провалов
- что значит "чем быстрее, тем лучше" о длительности фронтов - пико, нано, микро, милисекунды?

Ответы:
- управление - выход цифрового устройства со стандартными ТТЛ уровнями сигнала
- точность по напряжению - (дискретность задания уровня?) около 0.01 - 0.05 В, точность во времени (время реакции?): ~2 нс (тут не уверен - если время реакции будет фиксировано, то его можна будет учесть при формировании управляющего сигнала)
- потребляемый ток самой схемы ввода провала не лимитирован, потребляемый ток "подопытной" микросхемы: около 10-12мА
- диапазоны напряжений - питающее "подопытной" микросхемы: +5В, минимальный уровень провала: +1В
- минимально необходимая длительность провалов задается управлящим сигналом: ~10-20нс, максимальное - не ограничено, но реально будет около 500-1000 нс
- длительность фронтов - единицы наносекунд
- требование к "идеальности" формы импульса провала: не выдвигается

Как вариант - кондер заряженый на "провальное напряжение", микросхемма питается через другой кондер на котором "нормальное напряжение" и 2 быстродействующими MOSFETами переключается микросхема с одного кондера на другой и обратно. Время после которого переключается обратно и есть время провала. "Провальный" кондер заряжается через обычный блок питания (ЦАП и транзисторы). Ну и все в общем-то. Насчет 10...20 наносекунд не знаю но думаю что надо посмотреть какие можно купить FETы.

[Artem3.14]

- минимально необходимая длительность провалов задается управлящим сигналом: ~10-20нс, максимальное - не ограничено, но реально будет около 500-1000 нс
- длительность фронтов - единицы наносекунд
- требование к "идеальности" формы импульса провала: не выдвигается

Да, самое главное, какая емкость у этой схеммы?

[sergeyvo]

По-моему, задача не совсем корректная. Такие крутые фронты - и на выводы питания?! Скорее всего, харакрерное время реакции цепи питания микросхемы куда больше. Единственное, что приходит в голову, зачем это надо - наверное вам нужен тест на помехоустойчивость. Полагаю, что помеха с таким фронтом никогда не окажется в цепи питания.
Можно попробовать или мосфеты или быстрый операционник. AD811 довольно шустрый с выходным током до 100 мА, но я видел у них еще какой-то аж 5000В/мкс. Можете попробовать.

[Artem3.14]

---------------------------------------------------------------
A:Алексей Кузнецов

прихожу домой с работы, ставлю рашпиль у стены...

Hичтоже сумняшеся удумал я, братие, что хорошо бы обратно взад покумекать
об устойчивости к помехам. Вопрос сей обширный, конфу почитаешь и споймешь
что об его многие спотычку давали. По примеру Штирлица раскинув мозгами,
решился, братие, поелику возможно привнести лепту... Изложу кусок предмета
сего по разумению своему скудному, уж не обессудьте.

Hоне трудов великих нету кому хошь посёрфить в Интернете и нарыть десяток -
другой загранишных машинок, специяльно всякими премудрыми хитрознатцами
сотворенными на предмет испытания на помеху. Кои машинки попросче, кои
позакрутистей, ин каждая поди фунт сухих рублей стоит, а то и поболее. А
трудовым рублем зазря разбрасывать не следоват, лутше на него гостинцы дитю
купить.

Однако ж проверять как-то надо б тож, а то на авось и навернуться можно.
Стал-быть, нужон струмент, ибо для справного мастерового человека струмент
есть первый предмет. Как быть, братие? Правильно, надо струмент самому
сварганить, пущай неказистый, лишь бы свое дело делал, помеху б пускал.

Много чего тут можно было б полезного в пример привесть, и релюшки
самогенеряшшие, и пьзо-зажигалки от газовых плит приспособленные искру
давать, и т.д. Одако ж по справедливости уделим внимание, братие,
незатейливой, но жуть какой ядреной поделке из напильника. Для начала
берешь изолируюший сетевой трансформатор, все ж какая-никакая а защита.
Хорошо б ему еще фильтрок какой на вход присобачить, а то ведь как пойдет
машинка помеху пускать, так в округе все приборы и протчие компунтели и
коньки отбросить могут. Еще нужна индуктивная нагрузка, моторчик там, или
ЛАТР, в обсчем чего под рукой будет.

Один провод от вторичной изолирующего транса соединяешь с индуктивной
нагрузкой. Второй же провод от вторичной изолирующего транса крокодильчиком
цепляешь у пресловутому напильнику. Hапильник лежмя закрепляешь на
изолирующей подставке потяжелее, чтоб все енто не елозило. Hапильник лучше
взять погрубее, а то и рашпиль даже. Второй провод от индуктивной нагрузки
цепляешь к отвертке ненужной, только ручка ейная должна быть из пластика.
Прибор готов. Жутковат, конешно, и убиться об его можно, да ведь все под
богом ходим...

Работать с ним так. Перво-наперво встаешь на изолирующий коврик, суешь одну
руку в карман свой (обычно пустой и с дыркой, но енто к делу не
отностится), и пока тестируешь руку из кармана не вынай, дабы ненароком ею
за что не ухватиться. Ежели устройство проверяемое питание от сети получает
то включаешь его во вторичную ентого изолирующего транса. Кладешь свое
устройство неподалеку от напильника, включаешь сеть и начинаешь отверткой
об напильник шваркать. ЛАТР икает, из-под отвертки искры летят, но бледные
такие, посколь чрез индуктивную нагрузку ток невелик. Однако ж спектр у
помех от искр от ентих - ого-го. И по эфиру машинка излучает, и в сеть
пускает. А ежели ЛАТР помощнее - то машинка и форму сетевой синусоиды
сбивает порой так что пересечение сети через ноль скачет как ошалелое на
пару миллисекунд от свово законного месту. Ежели какой вентилятор заместо
ЛАТРа пользовать то сеть не калечится, зато высокочастотные помехи бывают и
покруче чем от ЛАТРа.

И скажу вам по совести, братие, что ежели ваши устройства такие
издевательства над собой стерпят и не сбойнут - значит и впрямь устойчивы
они к помехам, и никакие премудрые загранишные машинки к тоему хвакту
многого не добавят (хотя бывали отдельные слутчаи, но об ентом потом
как-нибудь).

А уж на реальном объекте пахать все будет без сучка и задоринки.

---------------------------------------------------------------

[timka]

Спасибо за ответы.
Развивая идею с конденсаторами схемка такая вырисовывается:
В разрыв питания "подопытной" микросхемы устанавливается мосфет (ключ), управляемый внешним сигналом. Со стороны устройства питание подается через диод.
Второй регулируемый источник питания подключается также через диод к микросхеме.
В результате получается что-то типа схемы резервирования питания для устройства, работающего от сети и от батарейки. Только вот питание "от сети" будем обрывать, а напряжение питаня "от батарейки" будет задавать нижний уровень провала.
Комметарии?
Будет ли работать такая вот "загогулина"? Какой мосфет (может есть какой прямо с управлением ТТЛ уровнями?) и диоды выбрать?

[Artem3.14]

Спасибо за ответы.
Развивая идею с конденсаторами схемка такая вырисовывается:
В разрыв питания "подопытной" микросхемы устанавливается мосфет (ключ), управляемый внешним сигналом. Со стороны устройства питание подается через диод.

Диод это "автоматически" подение на 0.7....1.2 вольта. Тоесть УЖЕ питать будет не от 5 вольт а от 4.

Второй регулируемый источник питания подключается также через диод к микросхеме.
В результате получается что-то типа схемы резервирования питания для устройства, работающего от сети и от батарейки. Только вот питание "от сети" будем обрывать, а напряжение питаня "от батарейки" будет задавать нижний уровень провала.
Комметарии?
Будет ли работать такая вот "загогулина"? Какой мосфет (может есть какой прямо с управлением ТТЛ уровнями?) и диоды выбрать?

Работать будет. Но правльно работать не будет. И дело не в диодах а в том, что если рвать питание на эти самые наносекунды, толку не будет так как микросхемма спокойно будет питаться своей внутренней емкостью. И тебе придется бороться именно с этой внутренней емкостью микросхеммы. (Сам посчитаеш ток, если фронт 5 наносекунд а емкость микросхеммы по питанию 1000нанофарад).

Тоесть 2 источника питания (один регулируемый) 2 конденсатора (безиндукционных естественно) ну и 2 фета. Причем надо еще подумать, как сделать так, чтобы ток с перезарядки этого фета не пошел на выход этого фета. Ну в общем если все эти проблеммы решиш, остальное очень просто. :) :) :).

По поводу мосфета http://www.fairchildsemi.com/pf/FD/FDS6898A.html
К примеру. По быстродействию - больше 100 наноскунд, не знаю пдойдет или нет. Но вот между затвором и стоком там 4 нанофорады всего что неплохо.

Короче все не так просто как кажется ИМХО.

[timka]

Спасибо за советы и напрвления мыслей в нужную сторону. Попробую.

[Artem3.14]

Спасибо за советы и напрвления мыслей в нужную сторону. Попробую.

Короче копать нужно в строну транзисторов для радиосвязи ИМХО. А для задержек - в сторону ПЛИС. На рассыпухе ты ИМХО не получиш этого.

[sergeyvo]

С мосфетами и диодами, мне кажется, вряд-ли получится быстро. Всякие проходные емкости (а на затвоир надо достаточно здоровый токовый сигнал подавать), емкости диодов и т.п....

Когда-то я делал схему, которая очень неплохо работала. Мне надо было получать шустрые импульсы различной амплитуды. При амплитуде в несколько вольт я получал фронт меньше 10нс. На современной элементной базе вы ее можете еще продвинуть.
Предлагаю подать основной сигнал через резистор 1-2к на вход АД811 (или аналога пошустрее). На этот же вход через ключ подаете нужное напряжение "прогиба". Самый быстрый ключ из отечестывенных - КР590КН8А (если не наврал). У него всего 3нс задержка. Сопротивление ключа в открытом состоянии около 100 ом, поэтому при его включении напряжение на входе операционника будет соответствовать напряжению на выходе ключа. На выходе операционника будете иметь нужный сигнал. Резисторы использовать с малой индуктивностю, на входы питания операционника повесить танталовые и керамические конденсаторы и все будет ок. Посмотрите аналоги пошустрее КН8. Как ни странно, в 1997 я не смог найти ключа быстрее среди зарубежных. "Ultra-fast switches" того же Аналога были "всего лишь" с 200нс задержкой.
С помощью этой схемы можно получать как +, так и - (если оно вам надо).

[timka]

Спасибо!
Вот этот вариант мне больше нравится. Наверное на нем остановлюсь (тем более, что проверен практикой).

[Vasilsky]

Спасибо!
Вот этот вариант мне больше нравится. Наверное на нем остановлюсь (тем более, что проверен практикой).

Как вариант, могу предложить вместо ключа использовать обычный R-2R ЦАП. 8 разрядов достаточно чтобы обеспечить заданную точность по напряжению. Т.е. На неинвертирующий вход операционникка подключается опорное напряжение (5В), а резистивный ЦАП на инвертирующий... Напряжение на выходе будет равно разности опорного напряжения и напряженя на ЦАП. По идее так. :roll:

[Artem3.14]

Предлагаю подать основной сигнал через резистор 1-2к на вход АД811 (или аналога пошустрее). На этот же вход через ключ подаете нужное напряжение "прогиба". Самый быстрый ключ из отечестывенных - КР590КН8А (если не наврал). У него всего 3нс задержка. Сопротивление ключа в открытом состоянии около 100 ом, поэтому при его включении напряжение на входе операционника будет соответствовать напряжению на выходе ключа.

А что такое ключ, если не полевик?

Всеже советую посчитать на какое напряжение емкостная нагрузка изменит потенциал через резистор в 100 Ом за 10 наносекунд.