Diy Signalgenerator mit schnellen Schaltflanken

Für Netzteile, NF-/HF-Verstärker, Reparaturen und allgemeine Elektronikprojekte.

Moderatoren: ebastler, SeriousD, MaxZ

Nachricht
Autor
Benutzeravatar

Thread-Ersteller
Multi-kv
Beiträge: 2890
Registriert: Di 30. Jun 2015, 20:45
Spezialgebiet: Informatik
Wohnort: Nähe Heidelberg
Hat sich bedankt: 222 Mal
Danksagung erhalten: 140 Mal

Diy Signalgenerator mit schnellen Schaltflanken

#1 Beitrag von Multi-kv »

Was mir noch fehlt ist ein vernünftiger Signalgenerator. Bisher haben mir relativ einfache Signale mit langsamen Flanken gereicht, die habe ich mir mit einer einfachen NE555-Timer Schaltung gebaut. Damit komme ich auf ca. 10Hz - 100 kHz bei einer Flankensteilheit im Bereich von 1 us und etwas darunter.
Mit dem TL494 komme ich auf ca. 250 - 300 kHz, aber auch keine schönen Flanken.
Für manche Messungen, z.B. der recovery time schneller Dioden, braucht man möglichst schnelle und saubere Flanken im Bereich möglichst unter 10ns.
Wie könnte man sich mit einfachen Mitteln einen Rechteckgenerator bauen, der saubere und schnelle Flanken liefert?
Der Ausgang sollte möglichst auch etwas belastbar sein - so 10W denke ich sollten reichen, bei Spannungen bis 12 oder 15V.

Es kommt nicht so sehr auf eine möglichst hohe Frequenz an (100 kHz reichen), nur die Flanken sollten sauber und möglichst steil sein.

Benutzeravatar

VDX
Beiträge: 1010
Registriert: Fr 13. Jul 2018, 18:23
Spezialgebiet: Laser und Mikro-/Nanotechnik
Danksagung erhalten: 133 Mal

Re: Diy Signalgenerator mit schnellen Schaltflanken

#2 Beitrag von VDX »

... Arduino oder Raspi?

Viktor
Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - https://reprap.org/forum/list.php?426 -- Facebook-Gruppe - https://www.facebook.com/groups/383822522290730
Call for the project "garbage-free seas" - https://reprap.org/forum/list.php?425

Benutzeravatar

ferrum
Beiträge: 649
Registriert: Sa 11. Mai 2013, 15:31
Spezialgebiet: Kaffee
Wohnort: Bayern
Hat sich bedankt: 4 Mal
Danksagung erhalten: 27 Mal

Re: Diy Signalgenerator mit schnellen Schaltflanken

#3 Beitrag von ferrum »

10ns ist glaub ich heavy da braucht man mal mindestens 100MHz Bandbreite. Mag sein dass das ein GPIO von einem uC schafft aber ich nehme mal an dass noch in ein Kabel rein soll, dass das entlang dem Kabel erhalten bleibt hilft nur anpassen der Endstufe an die Leitung. 10W ist dann auch nochmal eine Hausnummer.

Um das zu lösen dürfte das sauberste irgendein DDS Chip sein und dann noch ein oder eher zwei MMIC amps die das auf 40dBm heben.

lg Flo

EDIT: AD9850 gibt es in bezahlbar und Lötbar bei digikey.
I <3 0402
Real ist alles was warm wird.
Pull turn Pull: The quick and easy way to throw the DJ out of the Club!!!
Es gibt keine Probleme die man nicht mit Mathematik Äquivalenzumformen kann.
KAFFEE SCHWARZ

Benutzeravatar

Thunderbolt
Beiträge: 2669
Registriert: Fr 7. Apr 2006, 14:05
Spezialgebiet: Physik,Elektronik,Blender
Schule/Uni/Arbeit: EIT h_da
Wohnort: 65366 Geisenheim (Hessen)
Hat sich bedankt: 1 Mal
Danksagung erhalten: 26 Mal
Kontaktdaten:

Re: Diy Signalgenerator mit schnellen Schaltflanken

#4 Beitrag von Thunderbolt »

ferrum hat geschrieben:
Sa 23. Mai 2020, 18:41
10ns ist glaub ich heavy da braucht man mal mindestens 100MHz Bandbreite. Mag sein dass das ein GPIO von einem uC schafft aber ich nehme mal an dass noch in ein Kabel rein soll, dass das entlang dem Kabel erhalten bleibt hilft nur anpassen der Endstufe an die Leitung. 10W ist dann auch nochmal eine Hausnummer.

Um das zu lösen dürfte das sauberste irgendein DDS Chip sein und dann noch ein oder eher zwei MMIC amps die das auf 40dBm heben.

lg Flo

EDIT: AD9850 gibt es in bezahlbar und Lötbar bei digikey.
es gibt fertige DDS-Module auch china :mrgreen:

Anstonsten 74AC14 als oszillator
https://www.youtube.com/watch?v=9cP6w2odGUc

wenns dann in die pikosekunden geht wäre ein "Wilialms pulser" aka "Avalance Pulse Generator" wohl das mittel der wahl
https://raw.githubusercontent.com/podon ... Pulser.jpg

Benutzeravatar

Thread-Ersteller
Multi-kv
Beiträge: 2890
Registriert: Di 30. Jun 2015, 20:45
Spezialgebiet: Informatik
Wohnort: Nähe Heidelberg
Hat sich bedankt: 222 Mal
Danksagung erhalten: 140 Mal

Re: Diy Signalgenerator mit schnellen Schaltflanken

#5 Beitrag von Multi-kv »

Vielen Dank Euch Dreien, das klingt also doch irgendwie machbar, wenn auch heavy :-)
Es genügen auch einzelne Pulse, eben nur mit steilen Flanken. 10ns ist vielleicht etwas sportlich, 30...50 ns sollten auch noch reichen.
Aber die reverse recovery time schneller Dioden liegt ja schon in dem Bereich... aber das müßte man eigentlich auch mit schlechteren Flanken noch gut messen können.

Muss mir wohl sowie mal so einen DDS-Generator zulegen.

Ach, das Video von w2aew hatte ich gesucht! Konnte mich an sowas erinnern - hatte es aber nicht mehr gefunden. Der macht einige spannende Sachen!
2-3 ns rise- and fall-time hört sich gut an :-) Allerdings nur max. 5V, wenn ich es richtig sehe.

Benutzeravatar

Thunderbolt
Beiträge: 2669
Registriert: Fr 7. Apr 2006, 14:05
Spezialgebiet: Physik,Elektronik,Blender
Schule/Uni/Arbeit: EIT h_da
Wohnort: 65366 Geisenheim (Hessen)
Hat sich bedankt: 1 Mal
Danksagung erhalten: 26 Mal
Kontaktdaten:

Re: Diy Signalgenerator mit schnellen Schaltflanken

#6 Beitrag von Thunderbolt »

Multi-kv hat geschrieben:
Sa 23. Mai 2020, 20:31
Vielen Dank Euch Dreien, das klingt also doch irgendwie machbar, wenn auch heavy :-)
Der wiliams pulser besteht nur aus der transistor, 3 widerständen und dem kondensator, der rest dient nur dazu, die 90Vdc zu erzeugen, das geht auch mit 'nem geeigneten netzteil

Benutzeravatar

VDX
Beiträge: 1010
Registriert: Fr 13. Jul 2018, 18:23
Spezialgebiet: Laser und Mikro-/Nanotechnik
Danksagung erhalten: 133 Mal

Re: Diy Signalgenerator mit schnellen Schaltflanken

#7 Beitrag von VDX »

... für meine Laserdioden-Puls-Treiber habe ich mir eine Schaltung mit einem schnellen OpAmp, der den Strom durch die Dioden und einen MOSFET einregelt aufgebaut, wo ich einfach nur die Rechteckpulse eines Arduinos als EIngamgssigal draufgebe.

Je nach Art der "Vorfilterung" erzeugt das Stromspitzen beim Start und bei manchen Konfigurationen auch beim Abschalten.

Hier mal ein Signal-Bild ohne Vorfilterung mit Pulsen mit jeweils 4, 6, 8 und 10A ... und "sauberer" vorgefiltert mit 12A-Pulsen und jeweils 25µm Pulslänge:
4A_6A_8A_10A.jpg
4A_6A_8A_10A.jpg (22.46 KiB) 615 mal betrachtet
12A_25us.jpg
Viktor
Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - https://reprap.org/forum/list.php?426 -- Facebook-Gruppe - https://www.facebook.com/groups/383822522290730
Call for the project "garbage-free seas" - https://reprap.org/forum/list.php?425

Benutzeravatar

kilovolt
Beiträge: 13106
Registriert: So 25. Feb 2007, 09:50
Hat sich bedankt: 487 Mal
Danksagung erhalten: 322 Mal
Kontaktdaten:

Re: Diy Signalgenerator mit schnellen Schaltflanken

#8 Beitrag von kilovolt »

Hallo Multi-kv

Wenn Du auch mit weniger Leistung zufrieden bist, kannst Du ein "normales" Oszillator-IC wie den TL494 nehmen und dahinter einen schnellen Schmittrigger schalten, beispielsweise einen 74HCT132 oder so. Schnelle 74er-Logiken schaffen durchaus was im Bereich zwischen 5 und 15ns. Hingegen könnte die Anpassungen mit den Leitungen zum Problem werden, wie ferrum auch schon richtig erwähnt hat. Wenn man mit solchen Frequenzspektren arbeitet, dann muss schon einiges stimmen, damit man sauber messen kann. Ausserdem muss dann natürlich auch das Scope und die zugehörige Messleitung passen. Mit dem Fluke-123 wird eine solche Messung wohl etwas grenzwertig, da es dafür eigentlich nicht vorgesehen ist (zu langsam).

EDIT: Falls die Leistung wirklich gefordert wird, könntest Du mal schauen, ob nicht allenfalls auch ein sehr schneller Gatetreiber für MOSFETs/IGBTs die Sache richten könnte. Diese sind teilweise wirklich unglaublich zackig und bringen hohe Ströme, um die Gates turboschnell umzuladen. Bin jetzt auch nicht gerade im Bild, welches die besten dafür wären. Vielleicht einer dieser krassen IXYS-Treiber mit so 10A Ausgangsstrom oder so.

Beste Grüsse
kilovolt
Alle Angaben meinerseits ohne Gewähr! Ich lehne jegliche Haftung für Personen- und/oder Sachschäden ab. Jeder ist für seine Sicherheit selber verantwortlich.

http://www.kilovolt.ch

Benutzeravatar

Phoenix6478
Beiträge: 502
Registriert: Do 10. Sep 2015, 11:38
Spezialgebiet: DRSSTC, Leistungselektronik
Schule/Uni/Arbeit: FH
Wohnort: Oberösterreich
Hat sich bedankt: 213 Mal
Danksagung erhalten: 232 Mal
Kontaktdaten:

Re: Diy Signalgenerator mit schnellen Schaltflanken

#9 Beitrag von Phoenix6478 »

Hallo Multi-kV

Dieser Gatetreiber hier ist extrem, den verwende ich auch:
http://www.ixysic.com/home/pdfs.nsf/www ... XD_630.pdf

Der macht extrem schnelle Flanken und ohne nennenswerte Last solltest du da auf 10ns kommen.

Benutzeravatar

L_B_S
Beiträge: 430
Registriert: Fr 24. Jul 2015, 10:13
Schule/Uni/Arbeit: KFZ-Elktr.
Hat sich bedankt: 2 Mal
Danksagung erhalten: 15 Mal

Re: Diy Signalgenerator mit schnellen Schaltflanken

#10 Beitrag von L_B_S »

Morgen,

der IXRFD630 ist sogar noch schneller: http://www.farnell.com/datasheets/1688174.pdf

Benutzeravatar

kilovolt
Beiträge: 13106
Registriert: So 25. Feb 2007, 09:50
Hat sich bedankt: 487 Mal
Danksagung erhalten: 322 Mal
Kontaktdaten:

Re: Diy Signalgenerator mit schnellen Schaltflanken

#11 Beitrag von kilovolt »

Krasse Teile ;-) Es war mir zwar bewusst, dass es schnelle und leistungsfähige Gatetreiber gibt (siehe oben), aber 30A Peak und einige wenige ns, das ist schon richtig extrem. Da ist wohl einiges passiert in den letzten Jahren. Da wird ganz sicher das Drumherum (Verkabelung) eher zum Problem als die Quelle selber :shock:

Gruss kilovolt
Alle Angaben meinerseits ohne Gewähr! Ich lehne jegliche Haftung für Personen- und/oder Sachschäden ab. Jeder ist für seine Sicherheit selber verantwortlich.

http://www.kilovolt.ch

Benutzeravatar

ferrum
Beiträge: 649
Registriert: Sa 11. Mai 2013, 15:31
Spezialgebiet: Kaffee
Wohnort: Bayern
Hat sich bedankt: 4 Mal
Danksagung erhalten: 27 Mal

Re: Diy Signalgenerator mit schnellen Schaltflanken

#12 Beitrag von ferrum »

kilovolt hat geschrieben:
Mo 25. Mai 2020, 07:48
Hingegen könnte die Anpassungen mit den Leitungen zum Problem werden, wie ferrum auch schon richtig erwähnt hat. Wenn man mit solchen Frequenzspektren arbeitet, dann muss schon einiges stimmen, damit man sauber messen kann. Ausserdem muss dann natürlich auch das Scope und die zugehörige Messleitung passen.
So schwer dürfte das gar nicht sein man muss halt dran denken. Direkt an der Endstufe einen 50R rein bauen (50R nicht 51R oder 47R xD) und die Koax Buchse möglichst nahe an die Endstufe ran. Wenn man es gut anstellt sollte das auf 1cm^2 machbar sein. Auf der anderen Seite dann halt auch abschließen mit 50R ich hab auf Oszi Seite ganz gute Erfahrungen mit BNC T Stücken und Abschlusswiederständen gemacht. (Vllt. nicht grade die billigen von reichelt nehmen die haben keinen gescheiten kontakt)

lg Flo
I <3 0402
Real ist alles was warm wird.
Pull turn Pull: The quick and easy way to throw the DJ out of the Club!!!
Es gibt keine Probleme die man nicht mit Mathematik Äquivalenzumformen kann.
KAFFEE SCHWARZ

Benutzeravatar

Thread-Ersteller
Multi-kv
Beiträge: 2890
Registriert: Di 30. Jun 2015, 20:45
Spezialgebiet: Informatik
Wohnort: Nähe Heidelberg
Hat sich bedankt: 222 Mal
Danksagung erhalten: 140 Mal

Re: Diy Signalgenerator mit schnellen Schaltflanken

#13 Beitrag von Multi-kv »

Vielen Dank Euch allen!
Da sind ja wirklich richtig krasse Teile dabei: 30A bei 3-4 ns ist deutlich mehr als ich erwartet hätte :-)
Habe allerdings überhaupt noch keine Erfahrung mit solchen Frequenzen bzw. Schaltflanken.
Dachte auch an einen schnellen NAND-Schmittrigger, wie auch im Video von w2aew gezeigt - das würde mir völlig genügen.
Die angepeilte Leistung war auch eher aus der hohlen Hand geschüttelt - es darf auch weniger sein.
Ich brauche eigentlich nur einmalige Pulse, keine Dauerleistung oder Frequenz.
Von daher ist das mit den schneller Gatetreibern eine wirklich gute Idee :-)

Benutzeravatar

VDX
Beiträge: 1010
Registriert: Fr 13. Jul 2018, 18:23
Spezialgebiet: Laser und Mikro-/Nanotechnik
Danksagung erhalten: 133 Mal

Re: Diy Signalgenerator mit schnellen Schaltflanken

#14 Beitrag von VDX »

... fürs DIY kannst du dir mal im Datenblatt die Innenbeschaltung der Gate-Treiber anschauen - das sind dann wirklich nur ein paar Gatter und komplementäres MOSFET-Paar, was sich auch gut diskret selber aufbauen läßt! ;)

Viktor
Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - https://reprap.org/forum/list.php?426 -- Facebook-Gruppe - https://www.facebook.com/groups/383822522290730
Call for the project "garbage-free seas" - https://reprap.org/forum/list.php?425

Benutzeravatar

Thread-Ersteller
Multi-kv
Beiträge: 2890
Registriert: Di 30. Jun 2015, 20:45
Spezialgebiet: Informatik
Wohnort: Nähe Heidelberg
Hat sich bedankt: 222 Mal
Danksagung erhalten: 140 Mal

Re: Diy Signalgenerator mit schnellen Schaltflanken

#15 Beitrag von Multi-kv »

jup, 1 Schmittrigger gefolgt von dem Mosfetpaar - allerdings ohne jede Typenbezeichnung - ist halt nur ein grobes Blockdiagramm - aus gutem Grund ;-)
Finde das Teil auch nur bei mouser für gut 21 Eur, o.k. für die Leistung aber nicht gerade ein Schnäppchen. Ich glaube die Variante mit dem AC-Schmittrigger reicht mir erstmal -
könnte ja noch eine schnelle Verstärkerstufe dranhängen, aber dann werden die Flanken sicher wieder schlechter.

Habe gerade noch einen relativ schnellen Treiber mit max. 2A source/sink und unter 15ns Schaltflanken gefunden: FAN3100C
https://www.mouser.de/datasheet/2/308/F ... 804985.pdf

Antworten