Reduzca y recorte la tensión de una señal ultrasónica de 5Mhz de + -50V a 0-3.3 V

Question

Sé que hay un montón de mensajes similares a este, pero algunas diferencias que vale la pena publicarlo.

Estoy trabajando en un proyecto donde tengo un 5MHz señal de CA con la mayor amplitud de +-50V. Es una señal ultrasónica donde la señal transmitida tiene una amplitud mayor que el recibido. Quiero a la muestra, tanto de la transmisión y las señales recibidas para que yo pueda posteriormente calcular la distancia entre ellos. El DSP estoy usando para esto es TMS320F28335 de texas instruments, que sólo toma en 0-3.3 V.

Al principio pensé que un simple divisor resistivo de hacer la obra, pero he tenido algunos problemas, casi como las que se describen en "Cómo Convertir un 0 a 10V señal analógica de 0 a 2.5 V para la entrada del ADC?". Sin embargo, las respuestas descritas muestran que una señal puede ser linealmente convertido en un menor rango de voltaje. Pero ya no estoy interesado en la altura de la señal transmitida (sólo se interesan en donde es relativa de la señal recibida) quiero clip de parte de ella y al mismo tiempo reducir la amplitud de la señal recibida. Quiero que la señal recibida para tener una buena relación señal / ruido posible, dado el 3.3 V limitación. Las ideas de los métodos puedo utilizar? También me pregunto lo que el DSP va a hacer con todos los valores negativos que tengo?

Answer 1

La señal de voltaje alto (+/- 50 Voltios, es decir, de 100 Voltios de pico a pico) puede ser atenuada y DC sesgada utilizando un filtro como este:

Tenga en cuenta que todos los componentes utilizados son valores estándar. La salida será una señal de 3.242 Voltios de pico a pico, con un 1.65 Voltios DC bias añadido. Por lo tanto, la salida resultante para el pin ADC no tiene valores negativos, que responde a la preocupación menciona en la pregunta.

El uso de alta precisión (tolerancia baja %, por ejemplo, 1%) de tantalio de los condensadores y resistencias, y mantener todos los rastros / lleva corto, evitará que parte de la varianza en los valores y en poco inductancia parásita / capacitancia.

¿Por qué funciona esto:

• La combinación de los 15 KOhm de la resistencia y el 1 pF condensador actúa como la mitad superior de un divisor de voltaje. La impedancia Z₁ de la R y C en serie @ 5 MHz es 35188 Ohmios
• El 27 pF condensador actúa como la mitad inferior del divisor de voltaje. Impedancia @ 5 Mhz es de 1179 Ohmios
• El 1 pF también bloquea cualquier componente DC de la señal de entrada
• La salida del divisor de tensión por la Ley de Ohm: .
• Para V_en = +/- 50 Voltios = 100 Voltios p-p, V_out = +/- 1.621 Voltios = 3.242 Voltios de pico a pico
• El dos de 1 MOhm resistencias de nuevo forman un divisor de tensión para los 3.3 Voltios V_cc, lo que resulta en un desplazamiento de DC de 1.65 Voltios
• La adición de este sesgo a la señal que da una señal de salida que van desde 0.029 Voltios a 3.271 Voltios para el -50 a +50 Voltios de entrada, con un pequeño cambio de fase.

Impedancia de salida de este filtro es de alrededor de 1.14 KOhms, y la impedancia de entrada es de alrededor de 36.36 kOhms.

Answer 2

No es un problema poco común en la que el echo de que la señal transmitida es mayor y la saturación de la respuesta de la señal de interés. El truco consiste en restar la señal transmitida tan pronto como sea posible. A través de cualquiera o una combinación de filtros y/o la resta.

En el horno de Microondas de la velocidad de las armas no es un reflector en una ubicación específica para reflejar el transportista en 180 grados para un pequeño porcentaje de la señal similar a la de su eco. En Dial/Módems Analógicos que he diseñado el "Analog Front End" (AFE), comúnmente llamado DAA Híbrido circuito de Amp Op para invertir la señal transmitida y la reducen a casi el mismo nivel de la espera eco, como para restar. Donde esta la resta no es perfecto, pero se reduce la señal de similar o menor nivel, entonces la señal de respuesta, de modo que, ni están saturados. Y filtros puede trabajar en ambas señales.

En definitiva creo que es necesario hacer uso de Amplificadores y filtros. Donde el Circuito Híbrido es un buen ejemplo y usted puede diseñar sus filtros en ella directamente.

Answer 3

A mí me parece que la solución más natural para usted es utilizar un transformador con muchas curvas en el primario para asegurarse de que el controlador es muy ligeramente cargado. Usted puede terminar uno de estos en una olla de núcleo para muy poco esfuerzo.

No claro, pero voy a asumir que usted no está utilizando la misma unidad para transmitir y recibir con lo que parecen operación de CW. Lo que significa que un independiente RX transductor y aparte canal ADC en su DSP.

Una cosa que es más notable acerca de su diseño es que el ADC se ejecuta sólo en 2 - 2.5 X más rápido que su frecuencia de transmisión (IIRC 90 ns período de la muestra ~ 11 MHz). Si la detección de cruces por cero entre TX y RX esto va a ser muy difícil con tan baja frecuencia de muestreo (en relación a su estímulo). Usted probablemente tendrá que hacer una FFT enfoque para determinar la fase y asegúrese de que la longitud de la muestra que se utiliza para determinar que la fase relativa es bastante largo en el orden promedio del error de los residuos de la toma de muestras.