Доброго!

Появилась задачка скоммутировать на осциллограф один из множества (допустим 80шт) сигналов с широкой полосой частот от DC до 1 ГГц.
Сигналы в диапазоне 0-5В. Например прямоугольный КМОП до 200МГц, синусоидальный до 800МГц, LVDS до 600МГц.
Осциллографом нужно контролировать соответствие формы сигнала стандарту.

Источник сигнала (кварцевый генератор) должен быть нагружен на стандартную для него нагрузку (10кОм, 50Ом, 100Ом), затем сигнал целесообразно буферизовать и скоммутировать на осциллограф.

Буферизацию и коммутацию предполагаю выполнить на базе ОУ с обратной связью по току, например AD8000.

Подобные ОУ как правило содержат вход Enable, и в даташитах приводятся схемы мультиплексоров на базе этой возможности.

Есть идея вывести все выходы ОУ в одну длинную печатную микрополосковую линию, рассчитанную на 50 Ом, терминировать ее с одного конца резистором 50 Ом, а с другой стороны осциллографом через кабель.

В вопросах ВЧ и согласования я плаваю, если есть идеи и мысли по поводу данной задачи прошу высказаться.

Также буду признателен ссылкам на литературу.

PS: все это хозяйство должно жить в диапазоне -60...+85 и заказчики уже хотят расширить полосу до 3 ГГц...

Вообще-то есть ВЧ коммутраторы
Вот такой, например
http://www.skyworksinc.com/Product/3148/SKY13548-385LF?IsProduct=true

Есть и на три положения.
Естественно, 50Ом.
Есть от 100 МГц до 6 ГГц
Есть 20МГц - 3ГГц
http://www.skyworksinc.com/Products/79/SPDT_(SP2T)_RF_Switches

Гы-Гы.

1. Есть антенные коммутаторы от WiFi. Типа такого http://www.cel.com/pdf/datasheets/upg2179tb.pdf
2. Есть коаксиальные реле.
3. 80 шт это не менее пары метров. В этом свете "от DC до 1 ГГц" и "0-5В" выглядят странно. 5В на 1 ГГц - мощщу представляете?

sol-2008
5В на 1 ГГц - мощщу представляете?

А кака моща будет на 50оммах? там ведь иначе нельзя.

Reanimator++
"Сигналы в диапазоне 0-5В. Например прямоугольный КМОП до 200МГц, синусоидальный до 800МГц, LVDS до 600МГц....
Буферизацию и коммутацию предполагаю выполнить на базе ОУ с обратной связью по току, например AD8000."

Такое решение не позволит "Осциллографом ... контролировать соответствие формы сигнала стандарту". Не сможете обеспечить характеристики, приемлемые для измерительной аппаратуры. Будет неприемлемое искажение АЧХ/ФЧХ, особенно при больших уровнях сигнала.
Присмотритесь к коаксиальным реле.

Reanimator++
все это хозяйство должно жить в диапазоне -60...+85 и заказчики уже хотят расширить полосу до 3 ГГц...
Вот под эти требования и надо сразу проектировать. -60 сразу отсекает множество вариантов

Коммутаторы разные есть, например, у Mini-Circuits https://www.minicircuits.com/WebStore/Switches.html , но диапазон -55С - 100С.

Хоть закон Ома и не шибко применим в этих обстоятельствах, но будет полватта. Или +27 дВм... Дохеровато...

Maxz
Коммутаторы разные есть

Ещё надо учитывать затухание в выключенном состоянии. Особенно если каналов под сотню. Суммарный "пролаз" от выключенных каналов может так сигнал "засрать", что измерять там будет уже нечего.
Скорее всего придётся делать более сложные ключи, по два последовательно (а может и по три), да ещё с ключами 50 Ом на "землю", чтобы КСВ не менялось.

Спасибо за мнения, очень рад что вы откликнулись.

Естественно мощи никакой нету, как и 5В на 1ГГц.
Речь идет о тестировании тактовых генераторов.
Там присутствуют варианты формы выходного сигнала.
5В развивает только КМОП, притом типично он в таком размахе до 100МГц. Однако на 3.3В существуют экземпляры до 200МГц. Штука жутковатая, но чтобы протолкнуть такой сигнал в осциллограф надо иметь полосы хотя бы до 5-й гармоники, т.е. 1 ГГц.
Стандартная тестовая нагрузка для КМОП выхода - 10кОм, 10 пФ.

Более высокочастотные варианты - синусоидальный. Типовой размах 1В. Частота от 32кГц до 800 МГц.
Еще сложнее - LVDS. Его надо терминировать на стандартные 100 Ом, и снять сигнал с обоих плечей. Тут и частоты высокие и форма сигнала прямоугольная, т.е. полосы желательно бы поболее 1 ГГц.

----------------------------------------------

Задача по сути делится на две части:
1) снять сигнал с пациента
2) дотащить сигнал до прибора

1.
Почитав немного документации по current feedback op amp я пришел к выводу, что даже пытаться буферизовать сигнал во всем его размахе дело совершенно гиблое, и первое что надо делать, это делитель 1:10 )
Тогда любой буфер или ОУ или прочее устройство в цепи будет работать в малосигнальном режиме в полном диапазоне частот и без спецэффектов со скоростью нарастания.
Вторая мысль пришедшая в голову по этому поводу - активный Fet пробник. Например.
https://xellers.wordpress.com/electronics/1ghz-activ…fferential-probe/
Как я понимаю, он решает как проблему с частотой, так и проблему с амплитудой.
Единственное что не могу понять, так это как состыковать его и DC составляющую, поскольку уровни логического нуля и единицы на КМОП сигнале надо-таки измерить.

2.
По коммутации естественно я знаю что существуют ВЧ реле, как решение задачи в лоб и они имеются в требуемых температурных диапазонах, цены пока не изучал. Но это как-то грубо.
Хотя даже в этой схеме мне не совсем понятно где именно и как должны размещаться согласующие резисторы в этой елочке.

Радиочастотные коммутаторы, как я понимаю это сугубо полосовые устройства, рассчитанные на работу с узкополосным сигналом (несущая + модуляция). Т.е. КМОП с сохранением уровней через него не пропустить.

FET ключи на данные частоты существуют, однако коэффициент изоляции зачастую около 40 Дб, т.е. надо собирать по Т-схеме, и возможен некий огород, хотя возможно это наиболее правильное решение.
Лично для меня вопрос согласования елочки из твердотельных ключей остается по прежнему открытым.

Ну и последняя идея, которую я собственно и выложил в шапке - пассивный коммутатор на основе ОУ с Disable. Как я понимаю, решение это существующее, но неизвестно насколько масштабируемое.


Прошу высказываться, даже если мнение далеко от вопроса, возможно оно натолкнет на решение. Спасибо.

Reanimator++
Но это как-то грубо.
Но не исключено, что самое правильное эффективное. Особенно, с учётом требования +5В. Полупроводниковые такое не пропустят.
Т-мост из реле... Вполне рабочий вариант

Chudik
См выше, тянуть и коммутировать 5В имхо абсолютно некорректно, нужно сразу перейти в малосигнальный режим.

Reanimator++
перейти в малосигнальный режим.
Означает потерять в SNR.
Я уж не говорю о том, что любой контакт на пути этого сигнала вводит потери от 0.5 до 1 dB

>> вводит потери от 0.5 до 1 dB
И полстолько шума.

sol-2008
Этого не знал. Хотя, конечно, логично.

присоединю к предложению использовать нормальный механический переключатель
Keysight имеет готовые решения, но в лоб не даст 80 каналов
можно использовать National Instruments, например PXIe-2748 это на 16 каналов и набрать нужное число каналов
или можно использовать коммутаторы Pickering типа вот таких http://www.pickeringtest.com/en-ru/products/lxi/rf-m…wave-multiplexers
потери на контактах безусловно есть, но их можно учесть при измерениях, если это надо
аналогичные коммутационные системы с частотой до 40 ГГц у нас работают прекрасноэто не грубо, это надежно
такие реле работают в космосе,
стандартная температура -20 ..+70, но можно найти космические исполнение,
кстати указанный вами температурный диапазон странный - ни военный, ни гражданский ГОСТ РВ определяет другие значения

PS а осциллограф, к которому вы все это планируете подключать, тоже будет жить при температурах -60...+85 ?

lecroy
стандартный тест внутри температурной камеры - образцы гоняются внтури неё, в заданном диапазоне температур, через дырочку в стенке пропущен кабель, измерительное оборудование снаружи

прекрасно! я так и предполагал
ничего не мешает и коммутатор расположить снаружи, про температурный режим коммутаторов можно забыть

lecroy: ничего не мешает и коммутатор расположить снаружи

Наверное ТС не может 80 кабелей через "дырочку" протащить, вот и встала задача запихнуть коммутатор внутрь.
Даи его аппаратура прямо на кабели работать не может, всё равно буфера надо ставить.

"дырочка" - это отверстие диаметром 10 см
диаметр кабеля на 48 пар (96 проводов) 12 мм

Механический конструктив установки на картинках.
80 шт - это на одной плате

i8085
Наверное ТС не может 80 кабелей через "дырочку" протащить, вот и встала задача запихнуть коммутатор внутрь.
Даи его аппаратура прямо на кабели работать не может, всё равно буфера надо ставить.
Вот, абсолютно верно.
Буфер надо ставить прямо рядом с изделием, иначе не обеспечить емкость нагрузки.

lecroy
Keysight имеет готовые решения
Проясните мне бестолковому каким образом осуществляется согласование елочки из таких устройств?
Как я понимаю, внутри себя они никакой терминации не имеют?
Т.е оно по сути сохраняет на пути сигнала 50-омный тракт?
Изучая ключи от аналоговых девиц я наткнулся на то что могут быть с терминацией по входу, а могут быть и без нее..


Сегодня изучали аналогичную вражескую машину с механической коммутацией. W-2800B
Там 4 канала, для КМОП сигнала по входу стоит просто резистивный делитель 2.5 кОм/50 Ом (1:50), затем усилитель ths4303 10:1, затем коммутаторы pe4245ds. Никаких согласующих элементов, усилитель работает прямо на кабель через коммутаторы.
Непонятно как они заявляют полосу в 850МГц для такого входа, если паразитная емкость входа усилителя даже в 1 пФ совместно с резистором 2.5 кОм уже дает RC фильтр с частотой среза в 63 МГц...

Этих машинок по РФ несколько штук и ни одна толком не работает из-за постоянных проблем с контактами между головой и поворотным диском.

при 50 Омной нагрузке никакой емкости нетвы будете нагружать кварц на одно из этих сопротивлений при поочередно на все?
причем здесь "елочка"? у вас что кварц работает на кварц и так 80 раз? не думаю
или каждый кварц имеет выход через разъем, что виден на задней панели? или нет
разводка от этих разъемов, что видна на общей плате куда идет?

lecroy
Reanimator++:
Буфер надо ставить прямо рядом с изделием, иначе не обеспечить емкость нагрузки.
при 50 Омной нагрузке никакой емкости нет
вы будете нагружать кварц на одно из этих сопротивлений при поочередно на все?
Речь идет о нагрузочной емкости для кварцевого генератора.
Стандартной нагрузкой для генератора с КМОП выходом является 10кОм, 10 пФ +-10% на землю.
Для синусоидального выхода может быть 50 Ом, может быть 10кОм, зависит от вида генератора. Нагрузочные емкости тоже могут быть разными, нормируются в ТУ.
Генераторы весьма чувствительны к нагрузочной емкости по выходу, особенно КМОП, поскольку выходной ток буфера от нее зависит (а он создает броски тока потребления, которые влияют на генераторную часть).
Таким образом, сначала ставится нагрузка, характерная для испытуемого изделия, прямо рядом с ним, затем надо снять с нее сигнал.

Под елочкой я понимаю древовидное соединение 2 в 1 коммутаторов.
Задняя плата идет в нормальные условия через технологическую прорезь в камере, заглушенную листовым вспененным силиконом.

50 Ом - это входное сопротивление осциллографа (оно есть у всех осциллографов с полосой свыше 350 МГц)
10 кОм - подключите проходное сопротивление на второй вход осциллографа
используйте двух канальный мультиплексор для переключения на эти входы
осциллограф у вас, вероятнее всего 4-х канальный (в мир есть только одна двухканальная модель, но сомневаюсь, что она у вас) если использовать 4-х канальный мультиплексор , то в качестве нагрузки можете использовать проходное сопротивление 100 кОм и еще один канал осциллографа остается в запасе

если уж прям как хочется буфер (хотя я не понимаю для ваших условий зачем он нужен), то поставьте один буфер на выходе коммутатора

Reanimator++
Непонятно как они заявляют полосу в 850МГц для такого входа, если паразитная емкость входа усилителя даже в 1 пФ совместно с резистором 2.5 кОм уже дает RC фильтр с частотой среза в 63 МГц...
Нужно считать не с 2.5к, а с 50 Ом.