www.mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kleinstsignalverstärker- und Filterfragen


Autor: N. K. (bennjo)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
ich habe eine Frage an die Analog-Gurus:

Ich habe einen hochimpedanten Sensor, welcher recht Breitbandig Signale 
erzeugt. Aus diesen Signal interessiert mich vor allem der Bereich 
zwischen 50Khz und 150Khz. Die Amplitude des Nutzsignals liegt weit 
unter 1mV (Störungen < 50KHz von weit über 1mV)!

Ich möchte das Nutzsignal um mindestens den Faktor 100 Verstärken und 
die Bereiche (vor allem <50Khz) STARK filtern.

Für die Anwendung habe ich als Randbedingung im Übrigen kaum Energie zur 
Verfügung (<0,5mA, 3V).

Alle Standard OP's fallen meines Erachtens wegen zu hohem Offset oder zu 
kleinem Gain-Bandwith aus.

Ich habe jetzt eine Bipolar-Emitterstufe mit Stromgegenkopplung und 
einem Kondensator parallel zum Emmiter-Widerstand als "integrierten 
Hochpass" so abgestimmt, dass ich eine Verstärkung von 30 oberhalb von 
50KHz erhalte. Allerdings reicht die Filterung bei Frequenzen<20KHz 
nicht aus!
Leider ist dieser Verstärker am Ausgang nicht belastbar, weswegen ich 
keinen C-R Filter nachschalten kann.

Nun die Frage: Ich denke einen Impedanzwandler in Basis-Schaltung 
zwischen Sensor und Verstärker zu hängen. Damit wäre ich in der Lage 
einen C-R Filter vor den Verstärker zu schalten (geht derzeit nicht, 
weil Sensor nicht belastbar). Was haltet ihr davon? Was ist generell zu 
sagen: Sollte man
a) Impedanz wandeln, Filtern, dann verstärken (auch bezüglich Clipping 
des Nutzsignals durch Verstärkte Störungen interessant)
b) erst verstärken, Impedanz Wandeln, dann Filtern
c) so wie ich es derzeit mache, verstärken und "filtern" in einer 
Schaltung

Bin sehr gespannt, was die Spezialisten dazu sagen.

Gruß,
Nikias Klohr

Autor: ralf (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hier mal eine Idee

Autor: N. K. (bennjo)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
danke für den TIP mit dem LT6014!
So einen hatte ich gesucht...aber nicht gefunden.

Du vertrittst also den Standpunkt: Filtern durch Frequenzabhängige 
Verstärkung (abgesehen vom 24Hz Eingangsfilter durch Koppelkondensator 
und Arbeitspunkteinstellung), und nachträglich noch einmal Filtern? 
Dagegen spricht für mich die Clippinggefahr durch Störungen (<50KHz, 
hoher Amplitude), vor allem nach der ersten Stufe weil der Filter ja 
nicht grade besonders steil ist.

Gruß,
Nikias

Autor: Steffen (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>>24Hz Eingangsfilter

Nicht ganz, eher das Vierfache ...
1M || 1M = 500k !

Autor: N. K. (bennjo)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Steffen wrote:
>>>24Hz Eingangsfilter
>
> Nicht ganz, eher das Vierfache ...
> 1M || 1M = 500k !

:-) peinlich, peinlich ... kommt davon, wenn man sich nen Tag lang nur 
mit Wechseltromersatzschaltbildern und Frequenzgängen beschäftigt...

Autor: ralf (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die erste Stufe macht ja nur einen Teil der Verstärkung und kann am 
ihrem Ausgang +-1V ausgesteuert werden. Du kannst die Verstärkung der 
Stufen auch anders aufteilen oder sogar drei Stufen nehmen. Beachte die 
kleine Slew Rate von nur 0.2V/µs! Eine Möglichkeit ist z.B. die erste 
Stufe mit LT6013 (kleines Rauschen) bei Gain=7 und die zweite Stufe mit 
MAX4331 (Slew Rate = 1.5V/µs) und Gain=15 zu verwenden.

Autor: N. K. (bennjo)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Ralf: Ja die 0.2V/µS sind mir auch schon aufgefallen...Auch meine 
Anforderung von 150KHz wird durch GBW von 1,4MHz bei x11 ja nicht ganz 
erfüllt, womit ich aber leben kann.

Der MAX4331 sieht aber auch sehr gut aus. Werd mir da gleich mal Samples 
bestellen. Vielen Dank soweit!

Ich sehe aber, das mein Ansatz, das ganze diskret aufzubauen (unter 
Anderem auch deswegen, weil ich dafür alles hier habe) wohl nicht auf so 
große Zustimmung stößt.

Gruß, Nikias

Autor: ralf (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die erste Stufe diskret aufzubauen ist mit Sicherheit nicht verkehrt. 
Das ist mit Sicherheit rauschärmer. Wenn du Probleme mit Übersteuerung 
bei niedrigen Frequenzen hast solltest du die Verstärkung begrenzen. Mit 
einem zusätzlichem Serienwiderstand zum Kondensator am Emitter geht das 
sehr gut.
Dann weiter mit RC-Hochpass und ein MAX4331.

Autor: N. K. (bennjo)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Ralf,
ich habe deine Schaltung mit 2 AD820, die ich zufällig hier liegen 
hatte, und einigen Modifikationen aufgebaut. Sie braucht jetzt zwar 5V, 
aber für nen ersten Test gehts schon nicht schlecht.

Ich hätte aber noch eine Frage zur Dimensionierung des Eingangsfilters: 
Gehe ich richtig in der Annahme, dass die Kapazität nur durch den Bias-I 
vom OpAmp beschränkt wird? Beim AD820 sind das 25pA, ich habe 1nF 
eingebaut, damit käme ich bei 50KHz auf 80µV Amplitudenverlust über dem 
Koppelkondensator, richtig?

Vielen Dank soweit,
Nikias

Autor: ralf (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wegen der hohen Impedanz des Sensors lässt sich das Eingangs-C nicht 
vernünftig zum filtern von Frequenzen kleiner 50kHz verwenden. Es wirkt 
nur als Koppelkondensator. Der Biasstrom des OPV ist hier nur für die 
Auslegung von R1 und R2 interesant weil er den Arbeitspunkt verschiebt. 
Für das Eingangs-C ist sehr wichtig das nur NP0 oder COG oder ein 
Foientyp verwendet wird. Ausserdem sollte sein Kapazität wesetlich 
grösser als die Eingangskapazität des OPV und Streukapazitäten zu 
anderen Schaltungsteilen sein. Ich würde deshalb einen geometrisch 
möglichst kleinen Kondensator im Bereich von 1nF bis 10nF verwenden.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.