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[参考译文] SN74LVC1G14:纳秒脉冲和信号传输问题

Guru**** 1552380 points
Other Parts Discussed in Thread: SN74LVC1G14, SN74AC14
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/logic-group/logic/f/logic-forum/975945/sn74lvc1g14-nanosecond-pulses-and-signal-transmission-concerns

器件型号:SN74LVC1G14
主题中讨论的其他器件: SN74AC14

大家好、

我正在设计纳秒脉冲发生器。 我已达到10ns 时间标度、分辨率为10ns。 我认为这是考虑传输效应的地方。

我想介绍我的配置并提出一些问题:

输出驱动器是一个 SN74LVC1G14 (Vcc = 5V),增加了一个25欧姆串联电阻,如 FAQ 中所述。

当连接到示波器的1 M Ω 输入时、这是一个100ns 的脉冲。 可以观察到快速边缘没有振铃:

但是、该图显示了一个介于0到大约27ns 之间的"过冲"或"峰值"。

我认为这是由于反射、即从示波器返回到驱动器的反射(开路、具有相同振幅的反射)以及从驱动器返回到示波器的反射(短路、具有负振幅的反射)。 大约27ns 后、反射的信号会干扰原始信号。 由于反射的信号具有负振幅、它会降低示波器输入端的总振幅。 这也将解释从100ns 到大约125ns 的负过冲或"骤降"。

驱动器和示波器之间的电缆长度为2.5m 同轴电缆。 反射的来回移动距离为5m。我计算出、信号将 在5m 的同轴电缆中传输约25ns。我认为、这与观察结果非常吻合。 此外、更改电缆长度会改变"峰值"的宽度。

这有道理吗?

为了消除反射、我在示波器输入端添加了一个50欧姆的负载电阻器。 那么信号看起来很好:

但是、反射消失了、振幅仅为3V、不再是5V。

如何在示波器输入端实现完整的5V 电压?

此外、在 Vcc = 5V 时驱动75欧姆的 SN74LVC1G14可能会超过其绝对最大额定值(至少从直流的角度来看)。

该驱动器是否正常、还是建议使用其他驱动器?

非常感谢。

Dan

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    Dan、您好!

    当输入、传输线和端接完全匹配时、传输线对电路似乎是不可见的、因此您最终得到了这个最终电路:

    换言之、如果匹配完美、则应在负载下恰好丢失一半的信号。 您可能存在不平衡、但不足以导致严重反射。

    只需使用您提供的示波器屏幕截图、我就会估计您的源极电阻仅为33欧姆-这对于 LVC 器件和添加的25欧姆串联电阻(LVC 通常具有大约10欧姆的输出电阻)而言是合理的。  如果将该25欧姆增加到~40欧姆、您可能会看到完美匹配。

    至于"如何在接收器处获得5V 的理想信号"--您从10V 开始。 我知道这并不是特别有用、尤其是考虑到我没有10V 逻辑器件可以为您提供这种功能。 在射频电路中、我们通常期望传输线路上产生一定的损耗、并在另一端使用增益来弥补这一损耗。

    通常,在逻辑电路中,我们不会担心这个问题--目的是从电缆的一端获得数字信号,而不是产生最干净的信号。 添加串联电阻器可以清除足够的信号以使其正常工作、这通常是我们所做的。 可以执行一些其他技巧来进一步清理信号而不施加直流偏移-例如、添加一个具有50欧姆端接电阻的串联电容器。

    如果您尝试进行真正的高速信令、我们通常在(1)较低电压和(2)差分信号下工作。 这两个领域都不是我真正的专业领域。

    -

    您对输出电流的关注是有效的--我们无法保证 LVC 器件的运行电流超过50mA,因此具有75欧姆负载可能会导致器件损坏。 您可以将双通道器件的两个通道并联以扩展电流并超过该值(最高100mA 限制、而非50mA)、但这通常不是我要做的事情。

    -

    您的电路的目的似乎是尽可能干净地创建一个1ns 脉冲。  它必须为5V 是否有原因? 您希望使用这个1ns 脉冲实现什么?

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    尊敬的 Emrys:

    感谢您的回答。 它非常有用、我喜欢您解释事情的方式。

    关于我的应用、它涉及激光脉冲整形。 我需要提供电信号来控制声学调制器的射频驱动器。 使用一个被指定为"TTL"的输入信号来控制 RF 驱动器。 RF 驱动器输出具有最大上升/下降时间 3ns。 我想生成5ns 至20ns 范围内的脉冲、分辨率为1ns、以控制射频驱动器。 因此、我的电路的目的不是生成完美的信号、而是生成数字信号来触发射频驱动器的 TTL 输入级。  

    TTL 输入具有50欧姆的输入阻抗。 我尚未验证这一点。 如果电阻为50欧姆、我预计射频驱动器在输入端看到3V 电压(如上面的第二个示波器屏幕截图所示)、这应该足以触发驱动器(TTL 将2V 定义为高输入信号的最小电平)。 但在此设置中、LVC 器件正常运行。 您是否建议使用其他器件?

    谢谢你。

    此致、
    Dan

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    我在几个场合都遇到了同样的问题--通常工程师都在尝试将飞行时间激光系统的脉冲宽度降低到~1ns。 我无法保证我们的逻辑器件能够可靠地处理这一问题、但我知道有多家公司正在使用逻辑器件作为解决方案。

    对于小型单通道解决方案、您可能无法在驱动强度方面击败 LVC。 您还可以尝试使用双通道(LVC2G14)版本、使两个通道并联、以分配负载并避免一个通道上的电流过大。

    如果较大的尺寸不是问题、您也可以尝试将 SN74AC14作为一个选项。 它具有6个通道和非常强大的输出驱动器。

    这将使您能够并行通道以获得更强的输出驱动强度、并将负载电流分配到多个输出、从而防止出现可靠性问题。

    这里有一个很棒的 YouTube 视频 、详细介绍了如何以这种方式创建真正快速的边缘。