6. Redesign

6.1. Inleiding

In elk ontwerp worden keuzes gemaakt, die later slecht uitkomen. Een aantal moet direct gecorrigeerd worden om het functioneren van de schakeling niet in gevaar te brengen. Andere behoeven slechts te worden bijgesteld.

Uiteindelijk komen er dan bijstellingen op bijstellingen. Door andere keuzes in het begin te maken, waren deze bijstellingen niet nodig geweest.

In dit hoofdstuk worden de ontwerpkeuzes geëvalueerd. Voor een aantal zal een alternatief geboden worden. Ze zijn echter niet uitgevoerd.

6.2. Snelheid

De snelheid van de schakeling laat nogal te wensen over. Er zijn een aantal wijzigingen mogelijk die de snelheid verhogen. We zullen er drie bespreken.

6.2.1. A/D-conversie

De A/D-conversie introduceert een looptijd. Deze looptijd is inherent aan de algoritme van de A/D-convertor. Door de A/D-conversie op de gewone klok te laten lopen, kan deze looptijd gehalveerd worden. Er zijn dan echter andere comparators en een andere D/A-convertor nodig, die de snelheidsvergroting aankunnen. De deling van de klokfrequentie is namelijk nodig om de werking van de comparators met de D/A-convertor te verzekeren.

Het is logischer om een andere A/D-convertor te nemen. Als alternatief bestaat de flash-A/D-convertor. Populaire flash A/D's halen makkelijk een samplerate van 16MHz. Op het ogenblik kan de glasvezelzender dat nog niet verwerken. De samples introduceren dan geen echte looptijd. Bovendien is de positie van de samples dan altijd bekend.

Ook kan men een fixed stepsize tracking-A/D-convertor nemen. Deze heeft namelijk niet de vertragingstijd die inherent is aan een tweede stapgrootte. Hij kan dan op een hoge frequentie draaien. Als we snelle comparators en een snelle A/D-convertor gebruiken, is een klokfrequentie van 25MHz mogelijk, waardoor de maximaal te volgen frequentie rond de 40kHz komt te liggen.

6.2.2. De verzending

Ook de verzending is niet ideaal. Dit is grotendeels te danken aan de prijs van de glasvezels. Doordat deze zo hoog is, is het nodig om alle informatie asynchroon over een glasvezel te sturen.

Een manier om de duur van de verzending te verkleinen is de beperking van het aantal bits. Op het ogenblik hebben we een resolutie van 8 bits. We sturen 3 start/stopbits mee. Totaal dus elf bits, met een snelheid van 3Mbaud. Als we de resolutie terug brengen naar 6 bits reduceren we de transmissie tijd met zo’n 18%.

Het verlies van de twee bits lijkt dramatisch. Echter, de huidige klokfrequentie van een besturing is 2MHz. Als we de amplitude van de condensatorspanning 100VU stellen en de convertor frequentie op 20kHz vinden we dat op het grootste gedeelte van de resonante puls het verschil tussen twee samples groter is dan vier. Hieruit volgt, dat het verlies in precisie niet zo erg is als het lijkt. Bovendien is de ruis van de glasvezel al meer dan 4LSB.

Ook zouden we kunnen denken aan een synchroon startende klok voor de ontvanger. De klok wordt dan echter veel gecompliceerder. De snelheidswinst is een factor twee.

Als we echter opto-couplers gebruiken, kunnen het hoogspanningsdeel en het laagspanningsdeel gesynchroniseerd worden. We kunnen dan met de hele klokfrequentie zenden, in plaats van de halve. Bovendien zijn de start en stopbits dan niet meer nodig.

Maar als er toch opto-couplers gebruikt worden, kan er ook overgestapt worden naar parallel zenden. De snelheidsbeperking wordt dan de A/D-conversie en niet de transmissie.

Als het scheidend vermogen voor common-mode spanningen van opto-couplers te laag wordt geacht, kan men denken aan zelf geconstrueerde glasvezel zenders en ontvangers.

Ook kan men denken aan een half-parallel systeem. Zo kan de klok van het laagspanningsdeel naar het hoogspanningsdeel gevoerd worden. Via twee vezels (een voor de oneven bits, een voor de even) kan dan de data verstuurd worden.