Domanda:
Velocità dati ridotta con optoisolatore uscita logica
calcium3000
2019-09-24 23:57:06 UTC
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Sto usando un optoisolatore di tipo con uscita logica ( H11L1S) che ha una velocità dati nominale di 1 MHz, ma in pratica non riesco nemmeno a raggiungere 100 kHz.Dove sto sbagliando?Questa velocità dati massima è irraggiungibile?

Ecco i circuiti pertinenti:

Schematic

Sto pilotando il LED a 2,8 mA, che è ben al di sopra della corrente di accensione minima di 1,6 mA (più il 10% di banda di guardia suggerita dalla scheda tecnica).Q18 è un NPN pre-alimentato con resistenza di base 2K2 e resistenza pull-down 47K.Di seguito è riportata una cattura dell'oscilloscopio del segnale di clock ( ADC_SCK , giallo) e del catodo LED (blu).Una volta che il transistor si spegne, la tensione del catodo impiega più di \ $ 5 \ mu s \ $ per raggiungere + 3V3, ovvero il LED si spegne molto lentamente, in modo che ilil destinatario non registra il cambiamento di stato.

Clock, opto signals

Ciò significa che il circuito hot-side ( ADC_SCLK , blu) vede un clock molto lento:

Received clock

A cosa serve tutto il business FET?Questo in definitiva sta guidando un singolo input logico?Sarebbe infatti più semplice e veloce accoppiarlo direttamente a un ingresso logico CMOS?
@pjc50 Buon punto: si collega direttamente a un singolo ingresso IC.L'avevo lì nella fase del graffio di pollo ma avrebbe dovuto essere rimosso.
Hai dimenticato di specificare i valori sui componenti (resistenze?) Vicino all'ingresso ADC_SCK.
@DmitryGrigoryev Effettivamente - fatto.
Cinque risposte:
brhans
2019-09-25 00:03:45 UTC
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Dai un'altra occhiata alla scheda tecnica, in particolare al valore della resistenza di pull-up R L "consigliato".
Sono 270 Ohm, mentre stai usando 15k.

Quel dispositivo genera pochissima (se presente) corrente quando l'uscita diventa alta, quindi il tempo di salita che stai vedendo è direttamente proporzionale al resistore di pull-up R L che stai usando (combinato conla capacità di gate del tuo Q40 ed eventuali parassiti).

Ah, buona chiamata.Ma ciò non dovrebbe influire sui tempi di caduta dei LED lenti, giusto?Ho bisogno di un circuito push-pull lì?
Il tempo di transizione della _voltage_ LED non è importante: è la corrente che conta.La caduta di tensione è quasi costante quando il LED è acceso, quindi il tempo di salita lento che vedi è quando è già spento.
CL.
2019-09-25 15:13:54 UTC
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Il circuito di prova del tempo di commutazione dalla scheda tecnica collegata mostra che il LED è controllato con un driver push / pull con un tempo di salita / discesa di 10 ns:

Everlight H11L1 switching time test circuit

Il tuo driver open-collector non sarà in grado di gestirlo.Prendi in considerazione l'utilizzo di un inverter logico (ad esempio, (SN) 74AHC1G14).

Inoltre, il circuito utilizza un condensatore di accelerazione.La nota applicativa di Fairchild Optoaccoppiatore ad alta velocità e le sue caratteristiche di commutazione H11LxM, H11NxM mostra che dovrebbe essere 470 pF.Tuttavia, non dovrebbe essere necessario per 100 kHz.

La resistenza di pull-up in uscita dovrebbe essere più piccola.Q40 inverte semplicemente il segnale;puoi ometterlo se usi un buffer non invertente per pilotare il LED (o se usi un PNP per pilotare l'anodo).

Quel buffer ha sicuramente funzionato sul lato LED!
Dmitry Grigoryev
2019-09-25 19:00:50 UTC
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Una volta che il transistor si spegne, la tensione del catodo impiega più di 5μs per raggiungere + 3V3, ovvero il LED si spegne molto lentamente

Il problema qui è che il transistor non si spegne immediatamente dopo essere stato in saturazione.Puoi ridurre l'effetto riducendo il valore del resistore di base, mettendo un piccolo condensatore di accelerazione in parallelo con il resistore di base o utilizzando un morsetto Baker:

enter image description here

Il FET contribuisce anche alla distorsione del segnale ADC_SCLK, quindi vedrei se potrebbe essere evitato o sostituito da un buffer / invertitore IC se è necessario aumentare il fan-out.Anche l'utilizzo di una resistenza di pull-up consigliata sull'uscita dell'isolatore ottico è essenziale se ci si aspetta che la frequenza sia vicina al massimo nominale.

Justme
2019-09-25 00:44:13 UTC
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Il FET può sollevarsi ma non abbassarsi.C'è solo la resistenza da 15k da abbattere.È il limite di caduta a R187 che è lento.

rdtsc
2019-09-25 01:01:31 UTC
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Per velocizzare l'input dell'opto, si possono fare due cose.

  1. Diminuire R189 a 150 Ω per fornire ~ 10 mA al LED quando ADC_SCK è attivo. (3,3 V - 1,15 V) / 10 mA = 143,3 Ω
  2. Aggiungi una piccola capacità di "accelerazione" su R189. Per Z = 50 Ω e R189 = 150 Ω, Xc dovrebbe essere:

\ $ 150Ω || X_C = 50Ω \ $

\ $ \ frac {1} {150Ω} + \ frac {1} {X_C} = \ frac {1} {50Ω} \ $

\ $ 0,00 \ overline 6 + \ frac {1} {X_C} = 0,02 \ $

\ $ 0,02 - 0,00 \ overline 6 = 0,01 \ overline 3 \ $

\ $ \ frac {1} {0.01 \ overline 3} = 75Ω \ $

\ $ X_C = \ frac {1} {2 \ pi fC} \ $ , collegamento di 1 MHz per \ $ f \ $ ,

\ $ 75Ω = \ frac {1} {2 \ pi \ cdot 1M \ cdot C} \ $ e risolvendo per C:

\ $ 75Ω \ cdot 2 \ pi \ cdot 1M = \ frac {1} {C} \ $

\ $ 471.238.898.038 = \ frac {1} {C} \ $

\ $ C \ approx 2.2 \ $ nF

Puoi anche aggiungere un piccolo limite di accelerazione attraverso il resistore senza etichetta sulla base di Q18-A. Tuttavia, nota nel foglio dati che specifica il valore massimo \ $ t_ {on} \ $ e \ $ t_ {off} \ $ di 4µs. \ $ \ frac {1} {4µs} \ $ = 250 kHz, non 1 MHz!

Grazie!Proverò il limite di accelerazione.Q18 è un NPN doppio prebiasato, quindi la resistenza di base non è disponibile.E ho visto che \ $ 4 \ mu s \ $ sul foglio dati!Molto confuso come possono rivendicare 1 MHz - ho pensato che forse avessero qualche trucco come, "Bene, il nostro circuito di uscita può commutare a 1 MHz - il LED non può semplicemente cambiare così velocemente. Ma immagina se potesse!"
@calcium3000 Non c'è niente di sbagliato nel fatto che i tempi Ton / Toff siano più lunghi del periodo di velocità dei dati, significa semplicemente che il segnale di uscita sarà ritardato rispetto.ingresso.Inoltre, la velocità di trasmissione dati di 1 MHz è una ** valutazione tipica **, mentre i tempi Ton / Toff sono specificati per il ** caso peggiore **.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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