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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik IC Amplitude messen


Autor: Riudo (Gast)
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Ich möchte Amplitude eines 300kHz frequenten Signals (Sinus) mit einem 
IC messen. Ich weiß, es gibt einfache Schaltungen dafür, aber ich lege 
viel Wert auf Genauigkeit. Vielleicht kennt jemand ein IC dafür?

Autor: Jens G. (jensig)
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Das nennt sich Präzisionsgleichrichter, und wird üblicherweise mit OPV 
aufgebaut. Google findet Massen dazu. Die OPV und Dioden müssen aber für 
300kHz sicherlich schon ein bißchen was schnelleres sein, um noch 
präzise zu sein.
Paar 10MHz GBW für die OPV sollten es sicherlich sein. Bei den Dioden 
sollten 1N4148 noch lässig reichen.

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

AD637

MfG Spess

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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oh oh spess 53

das war doch mal ein super tip mit dem AD637.

denn das hier beschriebene:

>>Das nennt sich Präzisionsgleichrichter, und wird üblicherweise mit OPV
>>aufgebaut. Google findet Massen dazu. Die OPV und Dioden müssen aber für
>>300kHz sicherlich schon ein bißchen was schnelleres sein, um noch
>>präzise zu sein.
>>Paar 10MHz GBW für die OPV sollten es sicherlich sein. Bei den Dioden
>>sollten 1N4148 noch lässig reichen.

habe ich in google auch schon oft gefunden.
da gibts ja  auch die verschiedensten variationen von.
aber so richtig funktioniert das alles nicht.
evt. schon wegen der 1n4148.
meine tests mit bat48 waren aber auch nicht besser.

also vielen dank für den tipp.
... man muss halt wissen, was es integriert und fertig gibt
... dann spart man sich ganz viel arbeit und viele enttäuschungen

gruss klaus

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>habe ich in google auch schon oft gefunden.
>da gibts ja  auch die verschiedensten variationen von.
>aber so richtig funktioniert das alles nicht.
>evt. schon wegen der 1n4148.
>meine tests mit bat48 waren aber auch nicht besser.

Ich möchte dich nicht beleidigen, aber dann hast du wahrscheinlioch 
etwas falsch gemacht. Ich verwende Aktiv-Gleichrichter mit Erfolg bis 
30MHz. Das ist nur eine Frage der Bauteilewahl. Ein Tipp: Der BAT48 hat 
viel zu viel Kapazität und wirkt wie ein Tiefpaß! Außerdem mußt du 
niederohmig arbeiten und einen richtig richtig schnellen OPamp 
verwenden.

>also vielen dank für den tipp.
>... man muss halt wissen, was es integriert und fertig gibt
>... dann spart man sich ganz viel arbeit und viele enttäuschunge

Wenn du das Datenblatt des AD637 aufmerksam durchliest, wirst du 
feststellen, daß der AD637 ebenfalls einen Aktiv-Gleichrichter 
enthält...

Kai Klaas

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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hallo kai..
warum solltest du mich beleidigen ?
ich kenne dich aus dem forum als spezialist für opv.

meine antwort auf den thread beruht ja auf dem wissen, was ich derzeit 
habe.
das mag durchaus mehr sein als andere fragesteller im moment 
bereitstellen können aber auch ich .. oder gerade ich ... bin ständig 
auf der suche nach neuen erkenntnissen.

sollte es also gehen, dass man so schnelle signale tatsächlich mit opv 
und dioden gleichrichten kann, würde ich mich über deinen 
erfhrungsbericht freuen.

wenn geheim .. dann via PN

in meinem leben ist das halt so:
1. radio fs technik gelernt
---  bester techniker in der firma
2- wechsel zu denon ..  wegen idee (mehr anspruchsvoll)
----  immer noch die meiste kohle
3. richtige lasertechnik mit spiegeln un AOM´s
4. ignoranz
5. landwirt und weinbauer
----  zeit zwischendurch und den antrieb alles nun zu verstehen


ich glaube, dass ich in den letzten jahren als landwirt mehr über 
elektronik verstanden habe als in meinen ganzen jahren als elektroniker.
und je mehr man versteht, desto mehr fragt man sich.

.. und ich finde schön, in einem solchen forum auch jemanden wie dich zu 
haben, der tatsächlich etwas weiss und es kundtut, weil er es weiss.

also mach dir keine sorgen ... und lass mich verstehen

gruss klaus

Autor: Riudo (Gast)
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Ich habe mir das Datenblatt von AD637 angeschaut. Aber wo steht dort, 
dass dieser Bauteil den Spitzenwert einer Sinuswelle liefert? An welchem 
Pin greift man diese ab?

Autor: Jens G. (jensig)
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>denn das hier beschriebene:

>>>Das nennt sich Präzisionsgleichrichter, und wird üblicherweise mit OPV
>>>aufgebaut. Google findet Massen dazu. Die OPV und Dioden müssen aber für
>>>300kHz sicherlich schon ein bißchen was schnelleres sein, um noch
>>>präzise zu sein.
>>>Paar 10MHz GBW für die OPV sollten es sicherlich sein. Bei den Dioden
>>>sollten 1N4148 noch lässig reichen.

>habe ich in google auch schon oft gefunden.
>da gibts ja  auch die verschiedensten variationen von.
>aber so richtig funktioniert das alles nicht.

Doch - es funktioniert, und ist auch genau. Eine fertige Schaltung hatte 
ich aber nicht, deswegen hatte ich Dir nur pauschal "den Weg gewiesen" 
;-)
Auch einen fertigen IC hatte ich nicht parat.
Auserdem - wenn man selbst sowas baut, und die Schaltung dann 
entsprechend modifiziert, so daß die auch für höhere Frequenzen nutzbar 
ist, dann lernt man doch viel mehr

>evt. schon wegen der 1n4148.
>meine tests mit bat48 waren aber auch nicht besser.

Dann war der OPV offensichtlich zu langsam (die 1n4148 sollten schnell 
genug sein)

Ach übrigens - falls das ganze logarithmisch gemessen werden soll, dann 
gibt's auch ganz nette Dinger wie die hier:

http://www.analog.com/en/rfif-components/log-ampsd...

Der AD8307 ist so dabei der am meisten verbreitete (gewesen), den sogar 
Reichelt hat. So einen kann man aber dann nicht mehr einfach mit 
einzelnen OPV's bauen, weil die Logarithmischen ganz anders 
funktionieren.

Autor: Jens G. (jensig)
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ach -ich sehe gerade, daß der AD637 ebenfalls einen dB-Output hat. 
Scheint doch recht flexibel zu sein innerhalb seiner Grenzen ;-)

Autor: Nuki (Gast)
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Ich habe auf dem Steckbrett den Spitzengleichrichter mit der Diode 
1N4148 aufgebaut. Funktioniert nicht! Die Spannung wird nicht sauber 
gleichgerichtet, liegt in diesen Bereichen etwas unter 0V, und der 
Kondensator ladet sich deswegen ab...
Warum wird die Spannung nicht sauber gleichgerichtet?

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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hallo ... ich nochmal mit einer zwischenfrage:

>evt. schon wegen der 1n4148.
>meine tests mit bat48 waren aber auch nicht besser.

>>Ein Tipp: Der BAT48 hat
>>viel zu viel Kapazität und wirkt wie ein Tiefpaß!

>>>Dann war der OPV offensichtlich zu langsam (die 1n4148 sollten schnell
>>>genug sein)

vielleicht auch wieder nur halbwissen .. aber ist eine schottky nicht 
grundsätzlich schneller, da es keine recoverytime gibt ?

wäre also die idee falsch statt ner 4148 dann doch einfach die BAT48 zu 
nehmen ?

gruss klaus

Autor: Jens G. (jensig)
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die 4148 hat eine Recoverytime von nur 4ns, und sehr geringe 
Sperrschicht-C von 4pF. Die BAT48 ist dagegen in beiden Disziplinen 
deutlich schlechter.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>vielleicht auch wieder nur halbwissen .. aber ist eine schottky nicht
>grundsätzlich schneller, da es keine recoverytime gibt ?

Wenn man das Internet ab sucht nach "reverse recovery time schottky 
diode" ist das, was man findet, schon erschreckend. Da wird einem 
erzählt, daß Schottky Dioden keine "reverse recovery" kennen und 
praktisch instantan ("<100ps") schalten. Komisch nur, daß in jedem 
zweiten Datenblatt über Schottky-Dioden "reverse recovery" Zeiten 
spezifiziert werden und teilweise Dutzende von nsec annehmen können.

Also, ja, Schottky Dioden sind in der Regel erheblich schneller, aber 
instantan schalten sie auch nicht, sondern können deutliche "reverse-" 
und auch "forward-recovery" Zeiten aufweisen.

>sollte es also gehen, dass man so schnelle signale tatsächlich mit opv
>und dioden gleichrichten kann, würde ich mich über deinen
>erfhrungsbericht freuen.

Die Schaltungen dazu sind keineswegs geheim, sondern finden sich in 
älteren Datenbüchern von COMLINEAR, BURR-BROWN und anderen.

Welche Schaltung man konkret verwendet, hängt natürlich von der 
jeweiligen Applikation ab. Oft ist es gar nicht notwendig den 
Spitzenwert direkt zu messen, sondern man kann sich mit der Messung des 
Gleichrichtwertes begnügen. Auch darin steckt letztlich die Amplitude 
des Sinus. Nach Fourier ist der Gleichrichtwert gleich "2 / pi x A" bei 
der Doppelweggleichrichtung, bzw. "1 / pi x A" bei der 
Einweggleichrichtung, wenn "A" die Amplitude des Sinus ist.

Eine Topologie, mit der man das sehr genau messen kann, ist in Figure 11 
von diesem Datenblatt gezeigt:

http://www.national.com/ds/CL/CLC446.pdf

Hier denkt man sich R1 und R2 noch durch jeweils zwei identische 
Tiefpaßfilter und den rechten CLC522 durch einen sehr präzisen 
Instrumentationsverstärker (kein HF-Teil!) ersetzt. Dann mitteln sich 
nämlich die Fehler durch Offsetspannung und Eingangsruheströme des 
CLC446 in erster Näherung heraus. Man kann also für den ersten, 
gleichrichtenden OPamp eine sehr schnelle Ausführung verwenden, die 
nicht unbedingt mit kleinen Offsetspannungen und Eingangsruheströmen 
glänzen muß.

Der erste invertierende OPamp kann übrigens durchaus auch in 
invertierender Schaltung arbeiten.

Wo liegen jetzt die Probleme?
Wenn das Eingangssignal die Polarität wechselt, muß das Ausgangssignal 
ganz ganz schnell um zwei Dioden-Flußspannungen springen. Deswegen 
müssen zwei Dinge beachtet werden:

1. Das Umschalten muß sehr schnell gehen, der OPamp muß sehr schnell auf 
den korrekten Wert einschwingen.

2. Die Dioden D1 und D2 müssen Schottkydioden sein. Je kleiner die 
Durchflußspannung, um so geringer der Fehler, der durch die 
Umschaltverzögerung entsteht.

Bei 300kHz dauert eine Periode 3,3µsec. Pro Periode gibt es zwei 
Umschaltvorgänge, also einen pro 1,7µsec. Könnte man die Umschaltzeit 
auf 1/100 dieser Zeit beschränken, wäre der Fehler unter 1%. Die 
Umschaltzeit sollte also unter 17nsec liegen. Der CLC446 hat eine 
"settling time" von nur 9nsec, ist also bestens geeignet. Ein üblicher 
FET-OPamp dagegen, wie der TL071, hat eine Einschwingzeit von um die 
1µsec!!!

Ein brauchbarer OPamp muß also vor allem eine besonders schnelle 
Einschwingzeit haben. Um zusätzlich präzise ausregeln zu können, muß 
auch seine Bandbreite außergewöhnlich hoch sein.

Es gibt noch ein paar andere Punkte, die man beachten muß, aber das ist 
im Wesentlichen schon alles.

Jetzt kann man das natürlich herunterbrechen auf den Audio-Bereich. Wenn 
man für 300kHz etwas braucht, was in 10nsec eingeschwungen ist, dann 
braucht man für 30kHz etwas, das das in 100nsec schafft. Also ist auch 
im Audio-Bereich ein TL071 noch viel zu langsam!

Kai Klaas

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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hallo kai,

das war nun wieder eine excellente und präzise erklärung.
in erster näherung erkenne ich daraus nun, dass es eben nicht so ist, 
dass schottkydioden grundsätzlich nicht besser sind als die 
silizium-typen.

ich zitiere hier nochmal aus wikipedia org:
"The most important difference between p-n  and Schottky diode is 
reverse recovery time, when the diode switches from non-conducting to 
conducting state and vice versa. Where in a p-n diode the reverse 
recovery time can be in the order of hundreds of nanoseconds and less 
than 100 ns for fast diodes, Schottky diodes do not have a recovery 
time, as there is nothing to recover from. The switching time is ~100 ps 
for the small signal diodes, and up to tens of nanoseconds for special 
high-capacity power diodes."

offenbar ist dies dann schon ein trugschluss obwohl es so schön klingt.

.. und dass man bei solchen vorhaben dann doch besser gleich auf 
"current feedback typen" geht ist auch interessant, denn in erster 
gedanklicher näherung kommt man natürlich zu dem schluss , dass so ein 
tl082 mit seinen 4mhz gbw doch eigentlich eine gute whl wäre.

also nochmals vielen dank für deine ausführungen.

gruss klaus

Autor: Jens G. (jensig)
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>2. Die Dioden D1 und D2 müssen Schottkydioden sein. Je kleiner die
>Durchflußspannung, um so geringer der Fehler, der durch die
>Umschaltverzögerung entsteht.

Das habe ich jetzt nicht verstanden. Warum MÜSSEN es Schottkies sein???
Der Unterschied in der Flußspannung macht das Kraut wohl kaum fett. 
Dadurch, daß der OPV meist mit geringer Verstärkung arbeitet, wirste 
kaum einen Unterschied spüren. Und wie ich schon darlegte, die 4148 ist 
vielen Schottkies in der Umschaltzeit und Kapazität überlegen. Zumindest 
bei den weiter oben genannten BAT würde ich die 4148 vorziehen.
Dann haben Schottkies oftmals einen recht hohen Reststrom (was aber in 
der Anwendung nicht so sehr stören sollte)
Wenn es Schottky sein soll, dann vielleicht eher die BAT41.
Avago (Agilent) hat auch schöne schnelle Dinger, die für diesen Zweck 
bestens wären (um/unter 1pF)

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Das habe ich jetzt nicht verstanden. Warum MÜSSEN es Schottkies sein???
>Der Unterschied in der Flußspannung macht das Kraut wohl kaum fett.

Die 1N4148 hat bei 100µA 0,5V Spannungsabfall, der Klassiker HSMS-2812 
dagegen nur 0,25V. Im obigen Beispiel des CLC446, der nur 300kHz 
gleichrichten sollte, ist das in der Tat kaum ein Unterschied, da die 
Umspringphase prozentual ja nur ganz kurz ist: 9nsec/1,7µsec.

Bei viel höheren Frequenzen als 300kHz spielt es dann schon eine Rolle, 
ob er nur um 0,25V springen muß, oder um 0,5V. Dazu braucht er ja die 
doppelte Slew-Rate. Bei 30MHz ist die Umspringphase prozentual schon 
riesig: 9nsec/17nsec.

Im Datenblatt ist ja auch angegeben, daß eine Schottkydiode eingesetzt 
werden soll.

>Wenn es Schottky sein soll, dann vielleicht eher die BAT41.
>Avago (Agilent) hat auch schöne schnelle Dinger, die für diesen Zweck
>bestens wären (um/unter 1pF)

Die BAS70-04 ist eine gute Alternative zur HSMS-2812.

Kai Klaas

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