Standard zum Frequenzverhalten von LD Treibern

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Standard zum Frequenzverhalten von LD Treibern

Beitrag von franklin » Mo 29 Jan, 2007 11:11 pm

Seit geraumer Zeit stört es mich, dass die Angaben zur Geschwindigkeit von LD Treibern ohne Bezug gemacht werden.

Deswegen schlage ich vor, damit es einheitlich verglichen werden kann:

Angabe 1:

Steigzeit von 10% auf 90% der Amplitude bei 5V TTL Modulation

Angabe 2:


Grenzfrequenz bei analoger Modulation von 5V, Sinus, bei der die Amplitude auf 1/sqr2 des Maximalwertes gefallen ist. (-3db, 70,7%)


Sonst kocht da jeder sein eigenes Süppchen und keiner weiss, was das Maß ist.
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john
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Re: Standard zum Frequenzverhalten von LD Treibern

Beitrag von john » Mo 29 Jan, 2007 11:46 pm

[quote="Franklin"]Seit geraumer Zeit stört es mich, dass die Angaben zur Geschwindigkeit von LD Treibern ohne Bezug gemacht werden.[/quote

Ja, und das ist auch so gewollt. Die Anbieter / Hersteller haben gar kein Interesse, vergleichbar zu sein. Ist doch bei den Galvos genauso...machen alle viele, viele PPS unter unvollständig definierten und schon lange nicht einheitlichen Bedingungen.

John

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Beitrag von franklin » Di 30 Jan, 2007 12:04 am

Richtig..und genau das stört mich. Ich denke, ein seriöser Anbieter von Treibern sollte in der Lage sein, Angaben dieser Art machen zu können. Schliesslich ist eine Angabe zur Grenzfrequenz (-3db) nichts aus der Luft gegriffenes, sondern Standard.
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Beitrag von tschosef » Di 30 Jan, 2007 9:21 am

Halli hallo,


also, ich hab grad 2 Laser hier. Von wem, möcht ich noch nicht sagen, erst, wenn die Sache für mich abgeschlossen ist.

Nu hab ich das an den Lasern mal gemessen. Fazit, extrem unterschiedlich!!! Was mir vorallem ab geht, ist eine Vergleichsmöglichkeit.

Mesanordnung:

Laser, DC Modulation, TTL Modulation oder Sin Modulation

Osziloskop,
Kanal 1 modulationssignal
Kanal 2 Leistung, gemessen mit LaserMate-Q von Coherent (OsziAusgang, bis 100mw, gemessen mit 10% Filter)


Ergebnisse hab ich auch fotografiert, evtl. poste ich die Noch.

Wichtigste Merkmale:

Laser 1:
CW Power 5V Mod = 180mw
CW Power 2,5V Mod = 60 mw

TTL @ 5 Khz, Anstiegszeit ca 22us
TTL @ 5 Khz; Delay bis flanke ca 20 us

70,7 % Leistung (im Peak) Sinus 5V modulation bei 2,2 Khz

10Khz Leistung im Peak = ca 50%

Auffällig:

Wenn moduliert (also Modulation zwischen 2 und 4 volt) Starke Schwingung der Leistung mit etwa 60 Khz, Amplitude der schwingung grob 50% der Amplitude (also ca 70mw! !!!) ==> Das berühmte GRIESELN? Sieht schön Sinusförmig aus!!!! ich glaub das is Treiberbedingt.



Laser 2:
CW Power 5V Mod = 150mw
CW Power 2,5V Mod = 55 mw

TTL @ 5 Khz, Anstiegszeit ca 6us
TTL @ 5 Khz; Delay bis flanke ca 27 us

70,7 % Leistung (im Peak) Sinus 5V modulation bei 29 Khz (***)

10Khz Leistung im Peak = nicht mehr gemessen wegen (***)

Auffällig:


(***)
PERMANENT Starke Schwingung der Leistung mit etwa (edit)72(End Edit) Khz, Amplitude der schwingung grob 40% der Amplitude ==> Das berühmte GRIESELN? Sieht schön Sinusförmig aus!!!! ich glaub das is Treiberbedingt.
Diese Schwingung ändert sich mit der Modulation nicht!! Daher gibts auch keine Messung der Leistung bei 10kHz Sinus, weil es einfach nicht messbar ist. Auch die 3db messung (70,7%) is recht schlecht machbar, weils einfach davon abhängt, wie die Schwingung der Leistung zur Modulationsfrequenz passt. (schwebung).


Fazit:
ich hab keine Vergleichsmöglichkeiten, aber mir kommt das Ergebniss wirklich schlecht vor. Bilder vom Oszi kann ich noch Posten.
Dieses krasse schwingen!!! ich denke die Treiber inkl. NT sind wirklich nicht besonders gut.

man sieht übrigens auf der Modulationsleitung ein Stöhrsignal, welches natürlich auch in der Leistung sichtbar ist (HF Schwignungen, nicht weiter gemessen)


viele Grüße
Erich
Zuletzt geändert von tschosef am Di 30 Jan, 2007 4:43 pm, insgesamt 2-mal geändert.
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Beitrag von tschosef » Di 30 Jan, 2007 9:23 am

Bilder vom Laser 1 (Oszi)
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Beitrag von tschosef » Di 30 Jan, 2007 9:29 am

bilder vom Laser 2
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Beitrag von franklin » Di 30 Jan, 2007 9:48 am

Woher das 60kHz Schwingen kommt, kann ich nicht sagen. Wenn es jedoch schön sinusförmig ist, wirds kaum ein Grieseln sein.


Das hochfrequente um 600kHz-700kHz liegt definitiv am Treiber. Liegt an einer Phasenverschiebung im Regelkreis von 180°, bei der Frequenz, die genau diese Phasenverschiebnung ermöglicht. Die zieht sich der OP aus seinem eigenen Grundrauschen und verstärkt sie.
Decix und Gooseman konnten davon auch ein Lied singen.

Damit macht man sich auf Dauer die Diode kaputt. Weil ein schwingender Regelkreis das übelste ist, was man sich da denken kann.
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Beitrag von tschosef » Di 30 Jan, 2007 9:54 am

Hai hai....

was meinst, wird man das in der Scanning Ausgabe sehen? (das Schwingen)... ich vermute mal ja. Bei der Amplitude!!! sind ja ruck zuck mal 60 mw!!!

Ich werd die Teile wohl zurück schicken.

Gruß
Erich
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Beitrag von franklin » Di 30 Jan, 2007 9:57 am

Sieht man definitiv.

Bei 10k Scanspeed hat man dann alle 5mm einen Punkt..selbst wenn es geblankt sein sollte. (Je nach Abstand und Scanwinkel natürlich)

Habe davon ein Video, kann ich dir mal schicken bei Bedarf.
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Beitrag von guido » Di 30 Jan, 2007 12:28 pm

Hallo,

nette Bilder, mal ein Grund sich selber hinzusetzen. Die Probleme meiner LDD-2 sind aus aktuellem Anlass und Gott sei Dank auch vom Tisch.
Komisch wars da das das Problem nicht bei allen LM358 auftauchte. Je nach Hersteller mehr oder weniger schlimm.

Auch ein Driver der gegen GND treibt ist auf gutem Wege und damit endlich das Isolationsproblem vom Tisch ( =1 Kabel zu jeder Diode und den Alu-Block auf GND )

Nur muss ich zu meiner Peinlichkeit gestehen dass ich (noch) keinen Funktionsgenerator habe... Aber das grosse "C" wird wohl bis Ende der Woche Abhilfe schaffen. Heut morgen half der TTL Port eines Atmels für erste Tests.

Was auffiel: Die Anstiegzeit änderte sich bei Diodenwechsel ( 100er rot @ 165mA, 200er Rot @330mA und 500er 808@ 650mA ) gewaltig.

Gestest nur mit Rechteck. Am WE gibts mal Sinusse :-)

Dann noch ein Unterschied ob moduliert über "Generator" oder von einer Steuerkarte, Stichwort "Digitale Verseuchung"

Ich hab bei meinen Drivern nie Geschwindigkeitsangaben gemacht.
Man liest gern mal "Ananlog bis 100 KHz" . . .muss es das sein ??
Was wäre den Worst Case ? Denke mal ein Punktfächer mit ca 30-50 Einzelbeams die natürlich On / Off Repeats zwischen 3-5x haben und mit max 30K gescannt werden. Oder ??

Wünscht sich die Welt eigentlich einen ILDA Eingang ??
Bei Single Color sicher schön, aber wer würde denn seinen 150er LasEver mit einem anderen Driver nachrüsten nur weil der kein ILDA hat ? Ist der Weg über einen kompletten ILDA Adapter nicht sinnvoller ?



@Tschosef, dein Tektronics könnte hinten ne serielle Buchse haben mit der du per Knopfdruck den Screenshot als BMP File zum PC schicken kannst. Ist aber nicht immer dran, je nach Ausstattung. Muss glaub ich ein gedrehtes Kabel sein.

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Beitrag von franklin » Di 30 Jan, 2007 12:56 pm

Die Anstiegszeit ändert sich je nach Dioden hauptsächlich durch unterschiedliche Sperrschichtkapazitäten bei verschiedenen Strömen (Spannungen).
Ausserdem braucht ein großer Strom naturgemäss länger als ein kleiner, bis er fliesst.

-> Probleme mit Kapazitäten machen auch PNPs.

Worst Case.. ein solcher Fächer (flackerfrei mit 25Hz) will sicherlich mit 20kHz geblankt werden.
Jetzt ist aber wieder die Frage, wie eine Treiberspezifikation aussieht. Ein Verstärker mit der Grenzfrequenz 20kHz liefert da recht unbefriedigende Ergebnisse.
Rattenschwänze entstehen durch Abfallzeiten. Die wären auch nicht unerheblich..sollte fast in den Standard mit rein:

Abfallzeit von 90% auf 10% der Amplitude in µs bei x Hz.

Wenn man davon ausgeht, dass diese 30kpps Fächer aus 1000 Punkten bestehen und an eine Wand projeziert werden, dass der Fächer dort 10m breit ist, dann bewegt sich der gescannte Punkt (anschaulich) mit 300m/s.
Hat der Treiber eine Abfallszeit von 20µs, ergibt das an der Wand einen Rattenschwanz der Länge 6mm.

Und mit ILDA, da gibt es jetzt 2 Philosophien: von Anfang an kompatibel oder, wenn auch gut, nachbessern.
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Beitrag von schobi » Di 30 Jan, 2007 2:11 pm

Interessante Messung was Erich da gemacht hat. Diese hochfrequenten Schwinger!?

Interessant wäre natürlich noch, auf einem weiteren Oszi-Kanal den Diodenstrom zu sehen. Dieser müsste sich relativ leicht an einem Shunt auf dem Treiber abgreifen lassen. Dann könnte man sehen, welche Verzögerungen/Schwingungseffekte bereits im Treiber entstehen, und welche Effekte vom Laser selbst verursacht werden (z.B. durch Temperatureffekte im Kristall...)

Gruß Tobias
Ich danke allen, die zur Sache nichts zu sagen hatten und trotzdem geschwiegen haben.

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Beitrag von franklin » Di 30 Jan, 2007 2:26 pm

Was ich mal machen werde ist eine Differenzmessung. Eingassignal - Ausgangssignal (Shunt).
Habe leider kein Digitalspeicheroszi, sondern nur ein analoges. Aber damit geht es auch. Muss nur sehen, wann ich mal Zeit finde wegen Prüfungen.
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Beitrag von franklin » Di 30 Jan, 2007 2:34 pm

Auch ein Driver der gegen GND treibt ist auf gutem Wege und damit endlich das Isolationsproblem vom Tisch ( =1 Kabel zu jeder Diode und den Alu-Block auf GND )
@guido

SNT ohne potentialfreie Ausgänge auf PE legen -> peng

Ausser man erdet die Grundplatte nicht.
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Beitrag von john » Di 30 Jan, 2007 3:06 pm

Franklin hat geschrieben: @guido
SNT ohne potentialfreie Ausgänge auf PE legen -> peng
SNT ohne potentialfreie Ausgänge? Wie soll das gehen? Hat ein SNT nicht per Definition immer einen Übertrager? Ich habe zumindest noch keine Ohne gesehen, geschweige denn würde ich sie in eine Laserbank einbauen.

John

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Beitrag von tschosef » Di 30 Jan, 2007 3:11 pm

Halli hallo,
Interessant wäre natürlich noch, auf einem weiteren Oszi-Kanal den Diodenstrom zu sehen. Dieser müsste sich relativ leicht an einem Shunt auf dem Treiber abgreifen lassen.
hai hai...
ja, da is so ein Garantiesiegel auf dem NT :evil:

mal sehen.

Die Grundplatte erdet man nicht???? Da hab ich aber anderes gehört. Ich erde die schon immer.... Hm ... aber das führt jetzt vom Thema weg.

gruß
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Beitrag von richardk » Di 30 Jan, 2007 3:16 pm

Hallo John

Ein SNT z.B. boost & buck mode converter Topologie hat lediglich
eine Drossel und keinen Trafo.

@Franklin
SNT ohne potentialfreie Ausgänge auf PE legen -> peng
Nicht alle SNT's werden ab Netz betrieben. Dan stimmt diese Aussage nicht.

Gruss Richard

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Beitrag von franklin » Di 30 Jan, 2007 3:45 pm

Klar nicht alle. Aber wenn, dann schlecht. Ich weiss jetzt nicht, wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist, ein SNT mit Drossel anstelle eines Übertragers zu bekommen. Habe diese Wahrscheinlichekit denke ich dann doch zu hoch angesetzt.
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Beitrag von franklin » Di 30 Jan, 2007 3:48 pm

Um wieder Ontopic zu werden:

Was wäre sinnvoll?

Steigzeit und Abfallszeit von 10% auf 90% bzw. von 90% auf 10% bei welcher Frequenz?

Grenzfrequenz -3db bei welchem Eingangssignal?

Dann gibts da noch solch unschönen Dinge wie Klirrfaktor und ähnlich grauenhaftes. Wie damit umgehen?
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Beitrag von franklin » Di 30 Jan, 2007 4:07 pm

tschosef hat geschrieben:Halli hallo,


hai hai...
ja, da is so ein Garantiesiegel auf dem NT :evil:


gruß
Erich
direkt an der Diode kann man auch messen. Ist sogar aussagekräftiger. Muss ja keine echte bzw. teure sein ;)
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Beitrag von tschosef » Di 30 Jan, 2007 4:40 pm

hai hai
direkt an der Diode kann man auch messen. Ist sogar aussagekräftiger. Muss ja keine echte bzw. teure sein Wink
du meinst an einer "Ersatzdiode" (zB mehrere 4004 ?)

jou, sollte auch gehen.

Vielleicht hätt ich mein Post garnicht hier rein machen sollen, weil es vom Thema ablenkt. Anfangs dachte ich, da mess ich doch einfach gleich mal Steigzeit und 3dB Grenzfrequenz, aber das Ergebniss is nicht sooo aussagekräftig.

@guido.
Der Oszi is neu, gestern gekommen. Und Überraschung, der hat sogar USB, UND Sogar einen "Slot" für nen usb Speicherstick. Ich hätt mir das knipsen also sparen können :roll:

hab ich erst danach gesehen.

gruß
Erich
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Beitrag von tschosef » Di 30 Jan, 2007 4:45 pm

nochmal Hi,
Das hochfrequente um 600kHz-700kHz liegt definitiv am Treiber
@Franklin
sorry, das war ein Tipfehler. Es geht um 60 kHz und 72 kHz, nicht 720... sorry, habs korrigiert.

Erich
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Beitrag von franklin » Di 30 Jan, 2007 7:13 pm

Habe grade ein paar Spice Simulationen laufen lassen. 60 kHz kommen auch hin, wenn man gewisse parasitäre Kapazitäten zwischen Leiterbahnen mit einbezieht.
Ist also auf jeden Fall ein Schwinger im Regelkreis.

Lässt sich mit verschiedenen Methoden dämpfen.

Aber leider kommen wir gewaltig vom Thema ab ;)

Gruß,

Frank
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Beitrag von tschosef » Di 30 Jan, 2007 7:26 pm

halli hallo,
Aber leider kommen wir gewaltig vom Thema ab Wink
Ich weis,.... wie können wir das wieder auseinander dröseln? Hast du ne Idee???

Sorry...... wollt kein Kauderwelsch machen.

Ich kanns mir aber nicht verkneifen. Ich darf morgen mal in das NT rein gucken und da a bisserl rum messen. ;-)

viele Grüße
Erich
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Beitrag von franklin » Di 30 Jan, 2007 7:40 pm

Ich glaub so schlimm ist es nicht..schliesslich ist das, was OffTopic ist, auch ziemlich interessant ;)

Hast Du einen Wobbelgenerator?
Das wäre eine feine Sache. Dann stellt man das Oszi auf Differenz zwischen 2 Signalen und eine langsame Zeitkonstante.
Dann nen Wobbelgenerator auf Durchlauf von 0Hz bis 50kHz z.b. und zeichnet mit dem Oszi die Differenz in Abhängigkeit von der Frequenz auf.
Gibt dann eine schöne Kuve des Frequenzverhaltens, in der man auch schön eine Linie mit -3db legen kann.
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Beitrag von tschosef » Di 30 Jan, 2007 7:42 pm

hai hai.....

jou... hab ich doch.... mach ich....

gruß
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Beitrag von franklin » Di 30 Jan, 2007 8:20 pm

Das wär klasse. Danke :)
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Beitrag von franklin » Mi 31 Jan, 2007 10:52 am

So habe ich mir das ungefähr vorgestellt.

Bei einem Eingangssignal mit Vollamplitude (Großsignalbetrieb, 5V) die Spannung über Shunt (oder Diode..da sind die Amplituden aber nur sehr gering, weil Kennlinie steil) messen.
Ergebnis könnte dann z.B. so aussehen (frequenzabhängig)

Dann wie im Bild ersichtlich bei verschiedenenen Frequenzen die Steigzeiten und Abfallszeiten bestimmen.
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Mod

Beitrag von guido » Mi 31 Jan, 2007 1:34 pm

Hallo,

reine Rechteckmodulation zu vergleichen halte ich für nicht so aussagend.
Die Praxis ist eh weg von TTL und die Chance "Ärger in irgendeiner Form" zu bekommen ist bei Sinus oder Noise glaube ich auch grösser.

Das "schöne" beim Rechteckvergleich ist allerding das man gut sieht wie der Worst Case mit den Folgen diverser Induktivitäten aussieht.

Die ganzen Kleinigkeiten drumrum wie Tschosefs Beispiel sie zeigte sieht man hier allerdings nicht. Was z.b. passiert wenn man Tschosefs Laser mal direkt neben den Scannerdriver stellt. Denke, nur Tschosef, Jojo und ich wissen was da passiert :-)

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Beitrag von franklin » Mi 31 Jan, 2007 2:32 pm

Das Verhalten der Schaltung bei Rechteck ist fast wichtiger als das bei analogen Modulationen.

Rechteckmodulation hat man relativ oft, bei Einzelbeams z.b.
Ausserdem ist die Abfallszeit extrem wichtig um Rattenschwänze zu charakterisieren.
Diese treten ja bei einem analogen Ausfaden nicht auf.

Ausserdem enthält eine Rechteckschwingung extrem viele Oberwellen (Fouriertransformation). Und wenns bei den Oberwellen eine gibt, die Ärger macht, dann findet man die schneller bei Rechteckmodulation als bei Analogmodulation.

-> TTL Verhalten ziemlich wichtig.

Bei anderen Signalen wäre, wie gesagt, die Grenzfrequenz interessant, aber das ist schwierig zeichnerisch darzustellen - deswegen habe ich darauf verzichtet.
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Beitrag von tschosef » Mi 31 Jan, 2007 3:05 pm

Halli hallo,

das mit dem Grenzfrequenzverhalten per Wobbelgenerator wird nix. Zumindest nicht mit dem laser :wink:

da kommt nur Müll raus. Sorry

grüße
Erich
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Beitrag von franklin » Mi 31 Jan, 2007 3:30 pm

Gucken wir uns mal die Schaltung an.. ;) Vielleicht ist da was auffällig.
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Fazit

Beitrag von guido » Mi 31 Jan, 2007 7:38 pm

Ein Topic was einem keine Ruhe liess :-)

Das erste Lob geht an den Herrn mit dem grossem "c" im Firmennamen der mir meinen Funktionsgenerator ( son 150 Euro Ideal-Standart ) innerhalb 24h ins Haus brachte.

Versuchsaufbauten mit 100er Diode , nem 30er grün und ner kaputten 500mW Pumpe sowie 3x1n4007 brachten folgendes Ergebnis

- Es kommt auf die Diode an
- Es kommt auf den Widerstand des Shunts an
- Es kommt aufs Shuntmaterial an
- Es ist selbst im Theoretischem Optimalfall alles wurscht.

Durch Punkt 2 und 3 liess ih die Anstiegszeit merkbar ändern.

Ob ich nu 22ys oder 16ys oder 35ys Steig / Abfallzeit habe: Ohne Blankshift oder Punkwiderholung gehts bei hoher Scannspeed nicht mal mit der Diode vernünftig. Das ein DPSS noch träger ist setze ich zumindestens beim anschwingen mal vorraus. Bei der Diode kann man ja eh fast sagen"Strom Fliesst, Licht auch".
Haupsache das Ding schwingt nicht und das tat es nicht...

Ich hak das Thema ab. War aber nett. Nu hab ich endlich nen Generator.

Bis die Nächte !!!

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Beitrag von franklin » Mi 31 Jan, 2007 7:45 pm

Hiho,

jo..das der Shunt die Steigzeit beinflusst ist ja klro, weil der schliesslich dafür verantwortlich ist, welches Potential der Transistor zwischen Basis und Emitter hat. Je größer der Spannungsabfall am Shunt desto keliner ust Ube.
Und das hat Einfluß auf die Steilheit von dem Teil und somit auch auf die Steigzeiten.
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afrob
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Beitrag von afrob » Mi 31 Jan, 2007 7:56 pm

Ich halte Laser und Lasertreiber für ein System, dessen Einzelteile man nur schlecht getrennt betrachten kann.

-Der Laserhersteller hat oft zur Sicherheit direkt über der Laserdiode im Laserkopf noch einen 10uF Kondensator eingelötet. Sicher, mit einem Widerstand als Last war der Treiber stabil. War.

-Baue ich einen tollen Treiber mit Kompensation/Filterung für die Charakteristik des Lasers fällt der beim Treibertest nach obiger Methode durch, ist aber mit dem Laser zusammen besser als eine schnöde Konstantstromquelle.
Pangolin-Bill ist z.B. der Meinung, dass die Laser genau so schnell sein sollten wie die Galvos. Das hat einige Vorteile.

Grüsse,
afrob

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