Bu karşılaştırıcı neden kare dalga üretmiyor?

Saat olarak kullanmak için TTL kare dalgaya dönüştürmek istediğim bir IC'den 4.43MHz sinüzoidal çıktım var. Sinyalin 2.5V civarında bir DC ofseti vardır ve pik için zirve 0.5V kadar bir genliğe sahiptir.

Bu devrede bir TLV3501 yüksek hızlı karşılaştırıcı kullanarak bunu 0-5V kare dalgaya dönüştürmeye çalıştım.

Karşılaştırıcı beklendiği gibi çalışıyor gibi görünüyor: RV1 ile bir uçta SQ_OUT'da çıkış 0V, diğerinde 5V, kabaca ortada bir noktada bir dalga formu görüyorum. Bununla birlikte, bir DC kaymasına sahiptir ve bir kare dalgaya çok benzemiyor.

(Yukarıdaki 0.5V / div'dir ve yaklaşık 2V'luk bir DC ofsetine sahiptir).

Veri sayfası, 50MHz'lik bir sinyalden üretilen kare bir dalgayı gösteriyor, bu yüzden açıkça yanlış bir şey yapıyorum. Bir breadboard kullanıyorum ancak IC, C1 ve C2'nin pimlere lehimlendiği bir adaptörün üzerinde. Ayrıca SQ_OUT'un breadboard'dan bağlantısını kesmeyi ve pimdeki çıktıyı ölçmeyi denedim, ancak aynı sonucu gördüm. 0-5V kare dalga nasıl alabilirim?

Düzenle

Buradaki önerilere göre karşılaştırıcıya 500hz - 20000hz arasında değişen sinyalleri besledim ve 2.5VDC ile dengeledim. Çoğunlukla aynı sonucu gözlemledim: RV1 bir uçta, bir 5V düz hatta diğerinde 0V ve yaklaşık .5Vp / p dalga formunda ve yaklaşık 2.5V'de ofset (RV1'e bağlı olarak değişmiştir).

Beklediğim en yakın çıktı 5V'de düz zirvelere sahipti ama yine de 0 ile 5V arasında değişmiyordu.

Bu, kapsam sorunlarını ortadan kaldırıyor gibi görünüyor, bu yüzden elektrik ortamı olmalı (bir breadboard kullanıyorum) veya yanlış bir şekilde bağladım (şüpheliyim ama kesinlikle üçlü ve dörtlü kontrol olacağım). Ya da muhtemelen muhtemel görünen bir dud çipi.

Bu sorunların bir etken olup olmadığını merak ediyorum:

• Bir breadboard kullanıyorum (SQ_OUT olsa breadboard bağlı değildir).
• Kapsam probu dışında bağlı bir yük yoktur. Daha önce 4.43MHz beslerken bağlanmış bir yük vardı (AD724'te saat girişi).
• 20K voltaj bölücü olan RV1 çok fazla direnç olabilir mi?

Düzenle 2

Sorunlarımın gürültülü bir güç kaynağından (5V filtre edilmemiş USB) kaynaklandığını ve breadboard'daki başıboş kapasitans nedeniyle daha da kötüleştiğini düşünüyorum. USB beslemesi ile karşılaştırıcının 3 durumu varmış gibi görünüyordu: 0V'de düzleşme, 5V'de düzleştirme veya girişteki gerilim. Bu, herhangi bir sinyal olmadan bile oldu, sadece 2.5VDC. Sanırım "orta devlet" yüksek frekanslı salınımdı. Devreyi bir bataryadan çalıştırarak beklenen çıktıyı almayı başardım ve bunu breadboard'dan tamamen çıkardığımda en iyi sonuçları aldım. Ancak o zaman sadece "orta hal" olmayan sadece 0V veya 5V düz çizgiler elde ettim. Ekmek tahtası üzerinde ve 1000 hz'lik bir sinyal veren, 2.5V civarında bazı zig ve zag'lı 0-5V'luk bir kare dalga görüyorum, bu da çıkışın temiz olmadığını gösteriyor. Sanırım bu cihaza devam etmek istersem, Bunu kendi panosuna koymak ve güç kaynağını filtrelemek zorunda kalacağım. Katkı yapan herkese teşekkür ederiz.

10 MHz'lik bir kapsam artış süresi, 0.35 x 1000/10 = 35 nS olmalıdır.

4.43 MHz'de yarım döngü süresi, 500 / 4.43 = 113 nS'dir; bu, kapsamı gösteren kapsam artış süresinin 3 katından fazladır, çıkış sinyalinin tam çıkışını görüntülemek için yeterli olmalıdır. Bununla birlikte, sağlanan kapsam izlemesi, bunun ötesinde sınırlı olarak CR / yükseliş süresi göstermektedir. Bu nedenle, ilk bakılacak şey çıkış yüklemesidir ve LM393 veri sayfası Çıkış Çıkış Akımı için bir parametre gösterdiği için ilk durumda +5 volt ile SQ_OUT arasında 4.7k çekme direnci kullanmanız önerilir. Düzgün bir kare dalga çıktısı doğru olarak çalışırken, kapsam çıktısı dalga biçiminin JonRB tarafından simüle edilen tabana benzer olmasını beklerdim - kapsam bant genişliği sınırı nedeniyle - voltaj ölçekleri farklı olsa da. Kapsam probu ayarlaması dijital işler için önemli olsa da, bu örnekte kırmızı bir ringa balığı olduğuna inanıyorum.

GÜNCELLEŞTİRME

Ovirt'in cevabını izleyen yorumunuzdaki @Batperson, açık bir kollektör çıkışına sahip bir LM393'ün yerini aldığınızı, dolayısıyla toplama önerisini açıkladığınızı belirtti. Ancak bu önemsiz bir devredir ve çivilenmesi zor olmamalıdır. İlk önce bir tavsiye. Sorunlar olduğunda ve kendinizi 'cevap vermekten ziyade' yapmalı 'bulursanız - bir şüphe unsuru olup olmadığını kontrol etmeniz gerekir. Olması gerekenler ve gerçekte olanlar arasında genellikle büyük bir fark vardır. örneğin, bu devre bir kare-dalga çıkışı üretmelidir.

Tarif ettiğiniz şey mantıklı değil. Karşılaştırıcı girişine bağlı olarak toprağa + 2,5V'da bastıran 0,5 Vp-p giriş sinyaline sahipsiniz ve karşılaştırıcı ref değerini gnd ve + 5V arasında değiştiriyorsunuz. Referans voltajı osilatör yanlılığı artı yaklaşık 0.25V'ı aştığında, çıkış gnd civarında yassı olmalıdır. Bunun tersine, ref, eksi yaklaşık 0.25V eksi altına düştüğünde, +5V civarında düz bir çizgi olmalıdır. örneğin, ref giriş sinyali aralığının dışında olduğunda çıktı düz olmalıdır. Bunu araştırdıktan sonra, ref ile toprak arasında IC pinlerine yakın bir 0.1 FF seramik C asın ve tekrar deneyin. Ardından osilatör girişini seri olarak iki 10k R ile değiştirin ve orta noktaya bağlı karşılaştırıcı girişi gnd ve + 5V arasına bağlayın. Ref orta noktadan geçerken flatline + 5V ile gnd arasında değişen çıktının olup olmadığına bakın.

DAHA FAZLASI

@Batperson biraz daha fazla olsa, kapsam izlerinizin bir anlam ifade etmediğinin farkındayım. Gösterilen devrenin orta noktaya yakın bir çıkış önyargısına sahip olabilmesi için (geri besleme dışında) tek yol, çıkışın + 5V ve gnd'de eşit zaman harcamasıdır (sonuç ortalama). Bu, kapsam resimleriniz 1 ve 2’de belirgin değil - girişin ne olması gerektiği gibi görünüyor - neredeyse toprak IC gnd bağlı değil gibi. Dün önerdiğim testler bunun çözülmesine yardımcı olmalı. 2 ve 3 numaralı resimlere gerilim referans noktaları ve metninizden net olmadığı için ölçek veya frekans ile başlıklı olmanız yararlı olacaktır. Ayrıca breadboard'unuzun bir resmi olabilir.

İki şeyden biri olacak ve muhtemelen her ikisinden de büyük olasılıkla:

1. Kullandığınız prob uygun değil, sıklıkta veya telafisinde (prob tarafındaki küçük vida).

   

2. 4.5 MHz'lik bir sinyal için 10 MHz'lik bir kapsam çok yavaş

İşte 100. harmonik (4.43 MHz fonu) 'ye kadar bir karga dalgasının oluşumu:

import numpy as np
from matplotlib import pylab
F= 4.43e6
t = np.arange(0, 2/F, 1e-12)
x = np.sin(2*np.pi*F*t) 
pylab.subplot(3,1,1)
pylab.title('Sinewave of increasing frequency: Fourier content of a squarewave')
pylab.plot(t,x)
pylab.grid(True)

for i in range(3,100,2):
    a = (1/i)*np.sin(2*np.pi*F*i*t)
    pylab.plot(t,a)
    x +=a

pylab.subplot(3,1,2)
pylab.title('Equivelent squarewave for summation of its harmonics')
pylab.plot(t,x)
pylab.grid(True)

y= np.zeros(len(t))

A= 10e6*2*np.pi*t[1]/(10e6*2*np.pi*t[1]+1)
for i in range(1,len(t)):
    y[i] = y[i-1] + A*(x[i] - y[i-1])
pylab.subplot(3,1,3)
pylab.plot(t,y,label='4.43MHz through 1 filter')
x = y
y= np.zeros(len(t))
A= 10e6*2*np.pi*t[1]/(10e6*2*np.pi*t[1]+1)
for i in range(1,len(t)):
    y[i] = y[i-1] + A*(x[i] - y[i-1])
pylab.plot(t,y)
pylab.plot(t,y,label='4.43MHz through 2 cascaded filters')

pylab.title('Result of passing a 4.43MHz squarewave through 1 & two 10MHz 1st order filters')
pylab.legend()

pylab.grid(True)
pylab.show()

Eğer kazanım yalnızca 10 MHz kapasiteye sahipse, katkıda bulunanlar zayıflar ve gördüğünüze benzer çarpık bir dalga formu oluşturarak faz değiştirilir.

İki 10MHz "filtreyi" (sondada biri kapsamda, biri de girişin girişinde) basamaklandırmak, kapsamda görülene daha yakın bir sinyale neden olan dalga biçimini daha da bozacaktır.

0-5V squarewave'in ortalaması 2.5V'dir. Eğer kapsamınız "ortalama bir girdi" olarak ise, benzer bir dalga formu üretecek ve 2.5V'ye yönelecektir. SADECE kapsamımla uğraşan birini bulmak için "çok garip bir yürüyüş dalga formu görmek için PWM'ye bakarken birkaç kez yakalandım ve" 16 örnek ortalama "özelliğini etkinleştirdim

4.43 MHz kare bir dalganın, 10 MHz'den daha büyük bir bant genişliğine sahip olduğunu anlamalısınız.

Bir "uygun" 4.43 MHz kare dalga, 50 MHz'e ve ötesine frekansları içerecektir. Bunun nedeni bir kare dalganın tüm frekanslardan oluşmasıdır (sadece bir frekans olan bir sinüs dalgasının aksine , bu nedenle EE'lerin onu çok kullanması).

İdeal bir 4.43 MHz kare dalgaya sahipseniz ancak 10 MHz bant genişlikli bir sisteme (kapsamınız gibi) baktıysanız, çarpık bir üçgen dalga göreceksiniz. Burada ne görüyorsun.

Tekrar deneyin ama 10 kat daha düşük bir frekansta (veya 100 x daha düşük) ve ne aldığınızı görün.

Diğer cevaplar, kapsamınızdaki vb.

TLV3501 cihazını kullandığınızı söylüyorsunuz, ancak şematik devreniz TLV3501, TLV3502 TI veri sayfasında gösterilen pin konfigürasyonları ile eşleşmiyor - örneğin, pakete bağlı olarak çıkışın pin 6 veya pin 5 üzerinde olması gerekir (SOIC veya SOT-23 ).

Şemanız da, bu durumda negatif beslemeye ("GND") bağlanması gereken "kapatma" pimine bir bağlantı göstermez.

Sorunuzda verilen bilgiler doğruysa, o zaman cihazın doğru şekilde bağlanmadığı görülecektir (cihazı, bağlı veri sayfasında listelenmemiş bir pakette bulmayı başaramazsanız).

Diğerlerinin de belirttiği gibi, osiloskopunuzun yalnızca 10MHz için derecelendirilmiş olmasından kaynaklanıyor olabilir. Bunun neden daha basit ve daha az teorik olarak olduğunu açıklamak istedim.

10MHz derecesi, minimum zayıflama ve bozulma ile 10MHz sinüs dalgası gösterebileceği anlamına gelir. Frekans değerleri, kare dalgalar için değil, her zaman sinüs dalgaları için verilir.

Bir kare dalganın neden daha fazla bant genişliği gerektirdiğini anlamak için, zaman içindeki değişimin hızına göre frekansın belirlendiğini anlamanız gerekir. Bu yüzden aslında kare dalga, düz parçalar üzerinde çok düşük bir frekanstır (DC'ye veya sıfıra yakın) ve daha sonra yüksekten düşüğe veya yüksekten düşüğe doğru geçtiğinde aniden çok yüksek frekanstır.

Karşılaştırıcının veri sayfasına bakarsanız, çevirme hızı verecektir. Bu, çıktısının maksimum değişim oranıdır. Aynı zamanda devrenize bağlı olacaktır, ancak bu örneğin uğruna 1ns / V diyelim. Çıkış, 5ns alarak 5V üzerinden dönecektir. Böylece kare dalganın geçiş bölümünün frekansı 1 / 5ns veya 200MHz olacaktır. Kapsamınız yalnızca 10MHz olduğundan, gördüğünüz dalga formu gibi bir şey gösterecek, kare dalga kadar hızlı bir şekilde aşağı ve yukarı kayamaz.

10 MHz'lik bir bant genişliği, sinyalinizi yuvarlar, böylece bir squashewave'den çok bir sinüs dalgası gibi görünür ve muhtemelen bazı zayıflamalara neden olur, ancak sinyalinizin neden olması gerektiğinden 10 kat daha küçük olduğunu açıklamaz.

Bu tür bir davranışın olası bir nedeni, bir X1 probu için yapılandırılmış bir kapsamı olması, ancak aslında bir X10 probu kullanılması olabilir ancak bu, aynı zamanda sizin söylediğiniz gibi DC ofset seviyesini de etkiler.

Bu nedenle, sisteminizin, kapsamınıza basılmış 10MHz'den oldukça düşük bir bant genişliğine sahip olması gerektiği sonucuna varıyorum. Bu nedenle, kapsamınız yayan bir üretici tarafından üretilir (markayı tanımıyorum), prob kurulumunuz yüksek frekanslar için uygun değil veya test edilen devrede yanlış bir şey var.