módulo de instrumentación nuclear

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Esta es la primera vez que publico en este foro, así que por favor, tengan paciencia conmigo. Estoy tratando de diseñar un 'convertidor lógico' para convertir una señal de un estándar lógico a otro, y viceversa. El primer estándar lógico es el estándar de lógica rápida del Módulo de Instrumentación Nuclear (lógica NIM), cuyos voltajes lógicos son 0 voltios cuando es bajo y -0.8 voltios cuando es alto, y permanece alto por solo 10 nanosegundos. El otro estándar lógico es el estándar TTL, 3.3 V cuando está alto y 0 V cuando está bajo. Las entradas también pueden verse como salidas de línea de 50 ohmios dependiendo de la dirección. En cuanto a las fuentes de alimentación disponibles, el módulo que alimentará este circuito tiene +6, 0 (GND) y -6 voltios para trabajar.

Estoy intentando empezar por convertir la lógica NIM a la lógica TTL. Mi pensamiento fue que primero puedo aumentar la señal lógica NIM a algo más alto y luego usar ese voltaje mayor para activar un interruptor para proporcionar la salida de 3.3 V según sea necesario. Por ejemplo, amplío la entrada para que alcance 0 V y -1,8 V, que luego activa un interruptor PMOS para proporcionar una señal de 3,3 V en consecuencia. El problema es que con un voltaje de entrada tan pequeño, no es suficiente activar un PMOS (específicamente el ALD 1107), así que pensé que tenía que usar BJT para obtener el cambio rápido necesario. Intenté simularlo con un interruptor de corriente (emisor acoplado), pero no parece alcanzar el nivel lógico bajo adecuado necesario.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

El circuito que se muestra es lo que tengo hasta ahora, y lo estoy simulando a través de LTspice. Tengo muy poca experiencia en el diseño de circuitos como este, y no estoy seguro de qué más puedo hacer para abordar este problema. El tiempo para cambiar está en nanosegundos, y ni siquiera estoy seguro de si mi elección de BJT sea adecuada para el tiempo necesario. El poder no es un problema en este momento; Solo estoy tratando de ver qué puedo hacer para que funcione. ¿Hay otros tipos de circuitos que puedan ser útiles para mirar dados los objetivos?

    
pregunta user101402

3 respuestas

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En primer lugar, parece que intentas duplicar lo que ya existe en el formato correcto para NIM. Los convertidores como esto proporcionan tanto NIM - > TTL y TTL - > NIM con el cableado correcto para la mayoría de los instrumentos de cajas.

Si quiere hacerlo usted mismo, podría considerar algo como esto para NIM - > TTL:

Tratar de convertir 10 pulsos nS es todo un reto y sugeriría que trate la interfaz como un simple problema analógico lineal. Tiene un pulso de 10 nS (con probablemente t (r) yt (f) veces de aproximadamente 2,5-3 nS) y simplemente necesita convertirlo a niveles de voltaje TTL (sugeriría que los primeros dispositivos de entrada TTL que toque sean 74Sxx, aunque es posible que puedas usar 74HCT).
Supongo que su señal es de -800 mV en un cable terminado (50 ohmios) en ambos extremos.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Esto tiene un extremo frontal protegido, pero para hacerlo necesita usar diodos más especiales, los LL101A's tiene 1 nS tiempos de recuperación y menos de 2 pF de capacitancia.
El OPA355 tiene una velocidad de giro de aproximadamente 300 V / uS y puede funcionar bien durante los 3.3 V a los -1400 mV suministra rieles para evitar tener que compensar la señal de entrada.
El OP355 también tiene suficiente corriente de unidad para conducir 50 Ohm para una conversión TTL - > NIM, lo que podría hacer de una manera muy similar.

Por qué los diodos especiales Para proporcionar protección en la entrada, necesita agregar resistencia en serie. Esto no afecta a la terminación de 50 ohmios, pero aliado con cualquier capacitancia de entrada para el amplificador (ya sea un amplificador operacional o un transistor) formará un filtro de paso bajo en la señal de entrada. Los diodos elegidos tienen aproximadamente 1.5 pF a cero voltios, y el amplificador tiene aproximadamente 1.5 pF. Esto proporciona un filtro de paso bajo con un tiempo de subida / caída máximo de < 4 nS. Esto podría reducirse reduciendo la resistencia de la serie de 560 ohmios. Por ejemplo, reducirlo a 100 ohmios proporciona un tiempo de subida de < 1 nS. Puede calcular el tiempo de uso utilizando una calculadora en línea como esto que también muestra el retraso y la fase del grupo.

Por qué el amplificador de alta velocidad de giro Para traducir el pulso de entrada a TTL y mantener el mismo ancho de pulso, tr y tf son difíciles. Para la señal TTL necesita un tiempo de subida rápido entre V (inputLo) y V (inputHi) para cualquier dispositivo que esté conduciendo. Cuanto más rápida sea la velocidad de giro, mejor podrá seguir la señal de entrada. Si el tiempo de subida de la señal de entrada es de 3 nS, para lograr la misma transición (10% -90%) para un 74S04, debe transitar de 0,8 V (V (Lo)) a 2 V (V (Hi) o 1,2 V. 1.2 V en 3 nS es aproximadamente 1200 V / uS. Este amplificador solo alcanza unos 300 V / uS, lo que puede estar bien para aplicaciones de conteo NIM, pero ciertamente sería una preocupación si estuviera buscando relaciones de fase de señal en la región de 100 Mhz. .

    
respondido por el Jack Creasey
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Sugeriría un receptor LVDS para esta aplicación.

Termine y desvíe el voltaje de entrada para que siempre sea positivo y 'vea' 50 \ $ \ Omega \ $ (2 resistencias) y desvíe la otra entrada en el punto medio entre encendido / apagado (2 resistencias más). Agrega una ficha de 35 centavos y listo.

Los chips comunes pueden manejar 400Mbaud, y tienen un par de demoras de propagación de nanosegundos, por lo que deberían estar bien para detectar un pulso de 10 ns.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Tres diseños: 1) Common_Base es una topología a utilizar. Consigue un 2N3904 (NPN) o algo más rápido. Conecte a tierra la base. Coloque 50_ohms desde el emisor a la señal NIM.Ponga 1Kohm desde el colector a + 5v. El coleccionista es tu salida.

La salida TAU será la 1Kohm * Sum_of_capacitance en el colector, incluyendo Cob del 2N3904. Para obtener más velocidad, reduzca los 50 ohmios y reduzca 1Kohm.

2) Utilice un inversor TTL o CMOS de alta velocidad o Schmidt. Use 2 resistencias para nivelar la conversión de -.8 / 0 a + 0.8 / + 1.4 voltios, con una tapa de aceleración en la resistencia inferior. Los "dos resistores" podrían ser simplemente un cermet pot, valor 10Kohm ??

3) Use el comparador AM685 (AMD usado para venderlo). Maneja fácilmente los pecados de 100MHz.

    
respondido por el analogsystemsrf

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