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Schneller Ad-Wandler gesucht

Verfasst: 14.05.2010, 17:29
von rdek
Hallo allerseits,

keine Ahnung, ob ihr mir ein paar Ideen liefern könnt:

Ich möchte eine digitale Regelung für Leistungselektronik aufbauen.
Das Zeitfenster, welches ich habe beträgt etwa 100ns vom Analog-Eingang bis zum Signal-Ausgang(digital/PWM).
30ns gehen aktuell für den Ausgangstreiber drauf.

Die Grenzfrequenz und Samplerate des AD ist mir relativ egal, allerdings sollte die Verzögerung möglichst klein sein.
Wenn ich bei 100MS+ schaue wird jedoch die Pipelinelänge proportional zu Samplingfrequenz länger.

Kennt jemand einen Typen, etc. der sich bei >=8Bit durch eine geringe Latenz auszeichnet (<50ns)?

Viele Grüße
Felix

Re: Schneller Ad-Wandler gesucht

Verfasst: 14.05.2010, 18:00
von Dianu
Hallo Felix,
wie gehts dir so?

Haste bei AD (Analog Devices) nachgesehen?

z.B. AD 9433

Link AD 9433

Re: Schneller Ad-Wandler gesucht

Verfasst: 14.05.2010, 21:10
von rdek
Hallo Rudo(hoffe ich komme hier nicht durcheinander),

Studium ist recht fordernd, vor allem vom Zeitaufwand. Studenten haben KEINE Zeit, wenn sie ernsthaft studieren. Vor allem wenn viele Praktikumsversuche anstehen.
Stress ist jedenfalls nichts für mich. Versuche erst einmal die Studienarbeit vorzuziehen, da kann ich mich frei entfalten.
Wenn es klappt, habe ich den Digitalregler als Thema (oder einen Ausschnitt davon ;) ).

Zum Thema: hätte vielleicht Vorwarnen sollen. Die AD-Wandler in dieser Geschwindigkeitsklasse arbeiten nach dem Pipelineprinzip.
Meistens ist die Signallaufzeit (in Takten) zu vernachlässigen und wird deshalb im Datenblatt irgendwo ganz hinten angegeben um ja nicht aufzufallen.

10..12Bit wären für 6kV schön, fallen aber wohl aufgrund der Verzögerung flach, wenn ich nichts finde :(
Die 100ns habe ich ingesamt. Also für AD(>=8Bit) + Verarbeitung(FPGA) + DA(1Bit).
Die 30ns für den ADC08200 sollten schon passen. Weitere Vorschläge (auch Quellen) erbeten.

AD 9433 -> 125MS/s, 10 Takte = 80ns -> zu langsam

Mein Favorit ADC08200 -> 200MS/s, 7Takte =30ns
CXA3516 von Sony ist nett -> 3x 165MS/s, 4 Takte =27n, aber wie bekommt man die / wo findet man nicht die üblichen verdächtigen?

Grüße Felix

Re: Schneller Ad-Wandler gesucht

Verfasst: 14.05.2010, 23:22
von Dianu
Hallo Felix,
kann ich mir gut vorstellen, dass die Dozenten alles reinpacken wollen, was ihnen einfaellt - ohne Ruecksicht auf "Verluste"!
Wenn ich etwas fuer dich tun kann, lass es mich wissen.
Die ueblichen Verdaechtigen sind als Nr.1 natuerlich AD (schau auch mal unter AD9211-300, AD9601-250, AD9230-250) (das sind "7-Takter" mit bis zu 12bit),
dann TI, Linear Technology, Maxim.
Sony components wird (immer noch?) von Framos vertrieben (die hatten mal einen pnp-Transistor f. max. 900V: A911)

Re: Schneller Ad-Wandler gesucht

Verfasst: 15.05.2010, 14:47
von rdek
Das sieht doch schon mal viel versprechend aus :)

Prof. überzeugen, Gelder eintreiben, niemanden erzählen das das auch eine Doktorarbeit sein könnte, .... dauert noch

Hilfe brauch ich für die HF: 6 AD-Wandler mit 8..12Bit@150..300MS/s; Spannungsteiler 1:3000@50..100MHz; du/dt@6kV; ...
Aber alles zu seiner Zeit. Leistungselektronik: wo man mit µA, MW steuert. kV/µs hat man nicht nur in der HF-Technik :D

Grüße Felix

Man kann nicht alles wissen -> Abitur
Eigentlich weiß ich nichts -> Diplom
Alle anderen wissen genauso viel -> Dissertation
Darüber am verzweifeln? -> Habilitation

Re: Schneller Ad-Wandler gesucht

Verfasst: 15.05.2010, 23:03
von Dianu
rdek hat geschrieben: Spannungsteiler 1:3000@50..100MHz; du/dt@6kV; ...
...

fuer dc habe ich mal in den fruehen 90ern etwas genaues fuer max. 10kV gemacht. Das Kompensieren fuer hf geht vllt. in etwa so wie bei Oszi-Tastkoepfen. Wenn du magst kann ich dir Platinchen dazu zuschicken. Fuer nur 6kV schneidet man einfach ein Stueck ab :). Welchen Wert soll der Widerstand ungefaehr haben?

Re: Schneller Ad-Wandler gesucht

Verfasst: 16.05.2010, 11:28
von rdek
da müsste die Kompensation am besten auch schon mit drauf.
zum ausprobieren auf keinen Fall schlecht.
Muss mir jedenfalls eh noch einiges einfallen lassen (Aliasingfilter)
Mit/Ohne OPV vor AD-Wandler

Grüße Felix

Re: Schneller Ad-Wandler gesucht

Verfasst: 16.05.2010, 12:47
von Dianu
Kompensation kann man noch draufloeten. Es gibt auch einen Mittenabgriff, (der bei 6kV dann nicht mehr in der Mitte sitzt), damit man die Cs mit weniger Spannungsfestigkeit (als 10kV) in Reihe schalten kann.
Stimmt deine Postadresse noch?

Re: Schneller Ad-Wandler gesucht

Verfasst: 16.05.2010, 16:05
von edgar
Hallo Felix,

Regelung
Leistungselektronik
Hochspannung
um us besorgt....

Was hast du vor ?

Ciao

Re: Schneller Ad-Wandler gesucht

Verfasst: 16.05.2010, 23:00
von rdek
Hallo Ed,

Ich habe (noch) die große Klappe am Dresdner Lehrstuhl und will folgendes machen, jedoch Volldigital:
http://www.pe.tu-berlin.de/studien_dipl ... ced_gu.pdf
Wer nicht lesen möchte:
Eine digitale Gate-Unit für IGBTs mit dic/dt, duce/dt Regelung und Überspannungsbegrenzung.
Will eine Testumgebung für beliebige IGBTs und Regelalgorithmen schaffen.
Die Regelung wäre der 2. Schritt (in >=2 Jahren :P )

Aktuelle IGBTs: bis zu 3600A@4,5kV, 600A@6,5kV
Bei 50% Dutycycle kommt nochmal Faktor 2 beim Strom dazu.

PS: Alvarez ist mein Betreuer/Ansprechpartner

Grüße Felix

Re: Schneller Ad-Wandler gesucht

Verfasst: 16.05.2010, 23:26
von edgar
Hallo,

da lernst du dann auch auf spanisch fluchen... :D

Das Thema ist sicher immer noch aktuell.....hatte erst neulich mit Siemens Leuten (in Qatar) gesprochen,die dabei waren
einen Antrieb fuer einen 12,7 MegaWatt Extrudermotor einzurichten. Der wird auch ueber IGBTs angesteuert !
Gewiss eine Sache ,die gut durchdacht sein muss, damit es nicht ungeheure Braende gibt :shock:
Frueher hat man nach Anfahren ueber einen Hilfsmotor einfach die Hochspannung reingehauen....und das war es dann.
Das durfte man aber nur wenige Male pro Tag riskieren....

Ueberspannungsbegrenzung...ah was habe ich schon an einer nicht vorhandenen UeSB (bei Antrieben) verdient
:lol: :lol: Mosfets IRFP450 (Zwerge)

Behaupte nur deine 'grosse Klappe' du brauchst den Prototyp ja nicht am Bahnhof stehen lassen :lol:
Wenn du das schaffst bist du ein gesuchter Mann !

Es gibt natuerlich viele andere Dinge im Leben .....nicht vergessen :lol: :roll:

Re: Schneller Ad-Wandler gesucht

Verfasst: 17.05.2010, 13:17
von rdek
edgar hat geschrieben:da lernst du dann auch auf spanisch fluchen... :D

ich bevorzuge Japanisch. Dafür lerne ich schon ...

edgar hat geschrieben:Gewiss eine Sache ,die gut durchdacht sein muss, damit es nicht ungeheure Braende gibt :shock:

Ist zwar kein IGBT, der Unterschied ist jetzt allerdings nicht SO groß
http://www.youtube.com/watch?v=PHs14ZTo96M&NR=1

PS: Wenn ich damit Erfolg habe, wie wäre es mit Flughafen ?
Nein wohl lieber eher nicht :shock: :lol:

Grüße FEelix

Re: Schneller Ad-Wandler gesucht

Verfasst: 18.05.2010, 12:42
von guidob
Hallo Felix,

ich kapiere nicht, warum die Pipeline stören sollte. Die ergibt in der gesamten
Regelung lediglich eine (sehr kurze) Totzeit, die man regelungstechnisch in
den Griff bekommt. Wahrscheinlich hat die Strecke mindestens ein PT2-Verhalten
und wenn ich an die Umladezeiten der Gates denke, sollten die 30 ns nicht groß
stören.

Interessanter ist doch, wie du die anfallenden Daten verarbeitest. :) Selbst ein
schneller DSP wird es ev. gerade noch schaffen diese zu laden. Das riecht doch
nach einem FPGA.

Grüße, Guido

Re: Schneller Ad-Wandler gesucht

Verfasst: 18.05.2010, 13:31
von Dianu
FPGA hat er schon weiter oben erwaehnt. Warum haben die nicht gleich einen passenden A/D onboard?
Das Zeugs duerfte jetzt erheblich teurer werden, wenn der Euro weiter sinkt :(

(- musste gerade wieder einen Spammer entfernen, der usa vortaeuscht und IP aus ru benutzt. Diese capchas nuetzen wohl gar nichts mehr -)

Felix, ein Luftpolterumschlag ist auf dem Wege nach Drd. :)

Re: Schneller Ad-Wandler gesucht

Verfasst: 18.05.2010, 13:57
von rdek
Hallo Guido,

mit Kleinsignal ist hier nichts. Auch nicht mit linearisieren.
Ich betreibe hier einen PNP-Transistor mit N-Mosfet Treiber (Ersatzschaltung des IGBT) an der Grenze ihrer Transitfrequenz nur halt im Großsignalbereich.
Habe ich einen 'kleinen' IGBT dauert der Schaltvorgang nur 100..200ns. Bei den Großen ca. 1µs.

Mit einem kleinen habe ich bereits gearbeitet:
Bild, FF1400R12IP4

600V Betriebsspannung. Beim Ausschalten 500V Überspannung.
12kA/µs, 3kV/µs ... und dann am besten auf 50V genau begrenzen.

PT2 hat das Gate ... und die Zeitkonstante muss ich kompensieren, kann ich aber nicht vollständig(maximale Gatespannung begrenzt).

Aktuell plane ich einen CPLD mit FPGA als Steuereinheit im Hintergrund. Kann mich da jemand mit genaueren Informationen versorgen, wie schnell man damit arbeiten kann? (Zeit von Ein- bis Ausgabe). DSP wäre eh zu umständlich.

Grüße Felix

Re: Schneller Ad-Wandler gesucht

Verfasst: 18.05.2010, 16:38
von guidob
Bei den FPGA/CPLD ist die Gatterlaufzeit angegeben. Jetzt musst du abschätzen,
wieviele Stufen du benötigst, jede Stufe braucht eine Gatterlaufzeit. Stabiler sind
synchrone Designs, jede Stufe kann dann das Signal des Vorgängers erst beim
folgenden Takt übernehmen. Dann musst du also die Anzahl an Stufen mit der
Periodendauer multiplizieren.

Jaja, da kommt ganz schön was zusammen. :(

Grüße, Guido

Re: Schneller Ad-Wandler gesucht

Verfasst: 18.05.2010, 18:19
von Dianu
Dazu faellt mir ein, dass ich mit GALs mal richtig schlechte Erfahrungen gemacht habe: jahrelang habe ich die "normal" benutzt, also f. Logik und Zaehler etc. Dann sollte es mal eine Drehstrommotorsteuerung werden. Die Stoerungen am Motor (z.B. Wendepolrelais) waren einfach nicht von den GALs fernzuhalten. Dann fing ich an, die Terme weniger optimiert zu formulieren, sodass fuer die Stoerungen die Wahrscheinlichkeit sank, eine gueltige Bedingung zu erzeugen - trotzdem fand sich keine ueberzeugende Betriebssicherheit! (die spaetere Microcontrollervariante hatte zu keiner Zeit diese Probleme, trotz externem Eproms und nur wenige Millimeter Abstand neben den Motorrelais)

Re: Schneller Ad-Wandler gesucht

Verfasst: 18.05.2010, 19:26
von guidob
Hi Rudo,

das war die Logikzeit, zum Glück ist die vorbei. Man musste halt peinlichst darauf achten,
dass es von einem "verbotenen" Zustand immer zurück in einen stabilen Zustand geht.

Mit den modernen Entwicklungswerkzeugen (ich kenne nur Xilinx-ISE) geht es zum Glück
viel komfortabler. Man bindet die mathematischen Bibliotheken ins VHDL ein und schon
kann der Bursche rechnen. :D Was die Software noch an Optimierung rausholt, bringt
mich auch immer wieder ins Staunen.

Grüße, Guido

Re: Schneller Ad-Wandler gesucht

Verfasst: 19.05.2010, 11:57
von rdek
Hallo Guido,

Asynchrone Signale werden bei CPLDs und FPGAs durch 2 FF (Paranoya 3x FF) hintereinander gejagt. Dadurch vermeidet man, dass die 'Metastabilen Zustände' die eigentliche Logik erreichen. Ist die Taktrate niedrig reicht sogar 1 FF.

Re: Schneller Ad-Wandler gesucht

Verfasst: 21.05.2010, 16:57
von rdek
Hallo Rudo,

Päckchen hat gerade meine Finger erreicht. Werde bei nächster Gelegenheit meine Untersuchungen starten.
Hast du an die 'Platinchen' wirklich 10kV angelegt? :roll:
Das widerspricht gerade meinem Hochspannungspraktikum.
Versuch macht klug...

Ich hoffe das Isolationsprüfgerät lässt nicht so lange auf sich warten und ich kann es gleich missbrauchen :D

Vielen Dank
Felix

Re: Schneller Ad-Wandler gesucht

Verfasst: 21.05.2010, 18:35
von Dianu
Hallo Felix,
freut mich, dass es angekommen ist :)
Entwickelt habe ich das Teil im Zusammenhang mit einer Versorgung f. eine Feinfokusionenquelle anfang der 90er. Die 10kV muessen ziemlich ripplefrei sein, damit nix im Massenspektrum (Elementenanalyse) durchkommt. Leider habe ich keine Fotos davon, damals gabs noch nicht so billige Digitalkameras. Es duerften aber etliche Anlagen noch laufen, teilweise sogar 24h/d.
Die Testbox fuern Rippple habe ich aber noch gefunden, da siehste das Entkoppel-C-c-c-c... mit dem lowside-Ueberspannungsschutz (Gasroehre // Transzorbdioden). Der Spannungsteiler zur Rueckfuehrung zum Regler (hier nur zum Test) besteht in der Hauptsache aus diesem Platinchen, es ist extrem spannungskoeffizientenarm. Die kommerziellen HV-Rs (z.B. der rote 100M in der Mitte, die eine Seite von diesem R ist mit der Massebuchse verloetet ) sind nicht so fuer die ganz praezisen Messungen geeignet. Das altweisfarbene Silikon aus der Tube ist gut, gibts vllt. noch beim Buerklin. Die freien Stellen sind zum Messen da. Die Eingangsbuchsen sind vom Typ SHV-NIM, die guten schaffen noch 10kV. Etwas bessere und teurere findest hier:
Fischer-Stecker

Das ganze Zeugs ist auf eine Leiterplatte mit Heisskleber fixiert, die Unterseite der LP hat ihre Masseflaeche an die Massebuchse vom Gehaeuse angeschlossen.

Re: Schneller Ad-Wandler gesucht

Verfasst: 31.05.2010, 12:03
von rdek
Kurze Wasserstandsmeldung:

Habe mein Projekt vorgestellt. Einen Prof. zu überzeugen ist ausgesprochen schwer, vor allem wenn es extrem umfangreich ist mit vielen neuen Ansätzen ( ist ja auch nicht mehr der Jüngste :P ).
AD-Wandlung ist erst einmal ruhe.

Zuerst kommt die Steuerung der IGBTs mit geschalteten Quellen.
Wenn das erfolgreich funktioniert, dann geht wohl auch weiter...