Dificultades en el suministro de TTL de 5 V a un contador de fotones individuales con terminación de 50 ohmios

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Algunos antecedentes:

Estoy creando un microscopio confocal de fluorescencia . En pocas palabras, los fotones se registran utilizando un Contador de fotones único correlacionado en el tiempo (TCSPC) . Este TCSPC es capaz de sellar el tiempo de cada fotón individual.

Dado que el detector es un detector puntual, "escaneo" un rayo láser sobre la muestra usando espejos galvo para visualizarla y relaciono la posición de mi rayo láser con los datos del fotón.

El escaneo láser se logra generando una forma de onda en un NI-USB6343 (especificaciones en el enlace) canal AO. Al comienzo de cada período de forma de onda también genero un pulso en una de las salidas digitales del dispositivo NI. Esta salida digital es registrada por el TCSPC en un canal dedicado y sirve como referencia para reconstruir las imágenes. Para esto, el TCSPC tiene un canal dedicado.

El problema

Puedo hacer programación y química, pero no tengo ningún conocimiento sobre electrónica.

Los APD, TCSPC, etc. funcionan todos a 50 ohmios (ni idea de por qué). La caja de NI no está especialmente diseñada para lo que parece y los disparadores de 5 V generados por ella no están registrados por el TCSPC.

Conectando la salida digital de la caja NI a un visor con un cable BNC de 50 Ohm con un terminador de 50 Ohm en un divisor en T, puedo ver que mis pulsos ya no son de 5 V sino simplemente de 1.5 a 2 V. Todos los demás aspectos de mis pulsos (tiempo de subida) parecen corresponder a los TTL spec .

Estos son el espectro relevante de la DO

YestaeslaespecificacióndelTCSPC:

Finalmente, las especificaciones del detector (de las cuales TCSPC está recogiendo los pulsos):

DadoqueelTCSPCcuestamásqueunsedándelujo,megustaríaobtenerinformaciónsobreeltipodecircuitoquepodríaayudaraadaptarlasalidadelacajadeNIalosrequisitosdelTCSPCsinelriesgodedañartampoco.

Tambiénmeayudaríanlosproveedorespotencialesdedichoequipooquizáscompañíasdondepodríapedircircuitospersonalizadosparalograrmiobjetivo.

Hemiradolaspublicaciones como este pero dado que no tengo ningún conocimiento de electrónica, y mucho menos de habilidades de soldadura, no pude sacar nada de la información suministrada ...

Editar

Como se sugiere en los comentarios, las especificaciones de TTL parecen que el dispositivo podría estar destinado a recibir señales de voltaje negativo (y detectar flancos descendentes). Sin embargo, mirando el manual provisto, parece haber una distinción entre las entradas de señal (a las que conecto detectores y que tienen una resolución de tiempo alta) y las entradas de activación de "baja resolución".

En el manual encontré una descripción específica que se refiere a ellos:

Porlotanto,hayunareferenciaaunconectordeestiloNIM(NIMpareceseranterioraTTLconTrue−16mAen50ohms=−0.8voltios)peroclaramentedice"TTL in". Así que asumo que esos canales M1 a M4 deberían aceptar TTL "estándar", es decir, señales de voltaje positivo.

Además, la mayoría de los escenarios móviles o los escáneres de salvos de hecho proporcionan activadores TTL reales para indicar los eventos de "inicio de línea" o "inicio de marco" mientras se escanea en forma de trama un área de imagen ...

    
pregunta Kris

2 respuestas

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Las especificaciones de la caja de NI para Ioh son 16 o 24 mA.

1 voltio en una carga de 50 ohmios requiere 1/50 o 20 mA.

2 voltios en una carga de 50 ohmios requiere 2/50 o 40 mA.

Por lo tanto, esperaría que su caja NI produzca pulsos del orden de 1.5 voltios, ya que en general obtendrá mejores resultados que el mínimo.

Y esto es exactamente lo que estás recibiendo.

El uso de TTL estándar para conducir 50 ohmios es un problema que se remonta. Yo recomendaría hacer una pequeña caja para ir entre el NI y el TCSPC que usa un controlador MOSFET y ejecutarlo a 5 voltios. Algo como un MAX4426 / 4427. Conecte la caja de NI a su caja de búfer directamente (sin cable coaxial, o lo más corto que sea humanamente posible, preferiblemente haga su caja de búfer con un conector BNC hembra en la entrada) y coloque una resistencia de 200 a 300 ohmios en la entrada de búfer como una terminación parcial. Si no le gustan los resultados de un controlador MOSFET, use un 74FCT244 con las 8 entradas unidas y las 8 salidas unidas. Use solo una salida P del cuadro NI.

    
respondido por el WhatRoughBeast
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Si el TCSPC espera una entrada de nivel TTL y termina internamente a 50 ohmios. Entonces la siguiente conversión simple debería funcionar:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

  • Esto se basa en que la terminación interna de TCSPC sea una resistencia a tierra.
  • Mi conjetura es que el retraso adicional sería del orden de unos pocos ns.
  • La amplitud de la tensión de salida de alto nivel se reduciría en Vbe de Q1 de aproximadamente 0.7V. Eso aún debería estar bien si la salida de NI Box es 3.x V o superior.
  • El colector del transistor debe ser alimentado por 5V. Si la NI Box no tiene una salida de voltaje como esa, pero tiene un puerto USB, entonces una forma es buscar y comprar un "cable de alimentación USB" para obtener 5V.
respondido por el rioraxe

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