Hallo ich arbeite mich in das Thema LockIn Verstärker ein und bin dabei auf den AD630 von AD gestoßen. Im Datenblatt sind ja ganz schöne Möglichkeiten für die verschiedenen Beschaltungsvarianten vorgeschlagen. Ich hab für einen einfachen Modulator der ja das Herzstück des LockIn´s ist eine einfachere Skizze gemacht. 3 Dinge verstehe ich jedoch nicht: 1. Die beiden OPV´s für den Input-Kanal bilden ja Spannungsfolger, richtig? Warum wird der invertierende Eingang dieser beiden nun über einen Spannungsteiler auf den Ausgang gegeben? Warum nicht direkt? Warum nich auf den invertierenden Eingang des Ausgangsverstärkers. 2. Was ist das für ein Potential am nichtinvertierenden Eingang des Ausgangsverstärkers. -V? Intern generiert? 3. Wieso ist der Input nocheinmal über die (5k+10k) auf den Ausgang gegeben. Das ergibt für mich keinen Sinn. Dort soll doch schließlich ein DC bzw. LowFrequency Signal rauskommen (nehmen wir mal an wir hätten bereits gefiltert ;) ). Über Antworten wäre ich sehr dankbar. Gruß Maddin
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Hast du auch das Bild gesehen? Steht ja auch im Datenblatt und lässt einen anderen Blick auf das Ding zu. Jedenfalls die Sache mit den "-V" sollte damit geklärt sein. Der Opamp, der auch nicht existent sein könnte, ist alo gar keiner. :D mfg mf
Ja das Bild habe ichauch gesehen, nur ist es ja eine vereinfachte Darstellung. Schließlich lässt sich die Funktion (für mich) nur verstehen wenn ich sie mit Hilfe elementarer Elemente darstelle. Also ob in dem AD630 nun 4 OPV verbaut sind oder nicht, ist doch egal. Er funktioniert so als wären sie es. In wiefern man jetzt bei deinem Bild auf -V kommt ist mir unschlüssig. Ich bin irgendwie nicht klüger als vorher, insbesondere meine 3. Frage quält mich doch sehr. Gruß Maddin
Hm jetz wirds mir klar: Dadurch das der Input auf die Widerstandskombnination gegeben wird, ergibt sich ein invertierender Verstärker. Wenn man sichs umzeichnet sieht man es. Wie das mit dem -V in Verbindung steht.. Hm? Gruß Maddin
>1. Die beiden OPV´s für den Input-Kanal bilden ja Spannungsfolger, >richtig? Warum wird der invertierende Eingang dieser beiden nun über >einen Spannungsteiler auf den Ausgang gegeben? Warum nicht direkt? Warum >nich auf den invertierenden Eingang des Ausgangsverstärkers. Du irrst, das sind nicht drei OPamps, sondern lediglich einer mit zwei umgeschalteten Eingangsstufen. Deswegen muß die Gegenkopplung bis an den echten Ausgang geführt werden. Wenn du genau hinschaust, siehst du, daß mit Figure 9a (auf dieses Bildchen beziehst du dich ja wohl) die Schaltungen nach Figure 3 und Figure 4 realisiert werden, wobei jeweils Ra=5k, Rf=5k und Rb=unendlich ist. Die zwei nicht erwähnten 2,5k Widerstände dienen der Offsetstromkompensation, weil das schließlich eine bipolare Schaltung ist. >2. Was ist das für ein Potential am nichtinvertierenden Eingang des >Ausgangsverstärkers. -V? Intern generiert? Das ist einfach nur eine Hilfspannung, die intern, wie bei jedem anderen OPamp auch, erzeugt wird und nur deshalb gemalt wird, weil man sich dazu hat hinreißen lassen, die Innenschaltung als drei OPamps zu zeichnen. >3. Wieso ist der Input nocheinmal über die (5k+10k) auf den Ausgang >gegeben. Das ergibt für mich keinen Sinn. Dort soll doch schließlich ein >DC bzw. LowFrequency Signal rauskommen (nehmen wir mal an wir hätten >bereits gefiltert ;) ). Siehe oben. >Also ob in dem AD630 nun 4 OPV verbaut sind oder nicht, ist doch egal. >Er funktioniert so als wären sie es. In wiefern man jetzt bei deinem >Bild auf -V kommt ist mir unschlüssig. Nein, es sind eben nicht 4 OPamps! Es ist ein OPamp mit umgeschalteten Differenz-Eingangsstufen und ein Komparator. Wenn du das nicht akzeptierst, wirst du die Schaltung nicht verstehen können. Kai Klaas
Kai Klaas schrieb: > Du irrst, das sind nicht drei OPamps, sondern lediglich einer mit zwei > umgeschalteten Eingangsstufen. Deswegen muß die Gegenkopplung bis an den > echten Ausgang geführt werden. Jap so hab ichs jetz auch verstanden. Ich bezog mich auf "Functional Block Diagram". Mir gings mehr darum wie ich mir die Funktion vorstellen kann als das was drin ist. Nun weiß ich es ist ein OPV der in Abhängigkeit des Komparators nur eine der beiden Eingangsstufen durchschaltet. Deshalb auch dieser Schalter im Funktionsblock. > Wenn du genau hinschaust, siehst du, daß mit Figure 9a (auf dieses > Bildchen beziehst du dich ja wohl) die Schaltungen nach Figure 3 und > Figure 4 realisiert werden, wobei jeweils Ra=5k, Rf=5k und Rb=unendlich > ist. Die zwei nicht erwähnten 2,5k Widerstände dienen der > Offsetstromkompensation, weil das schließlich eine bipolare Schaltung > ist. Ja fast. Ich bezog mich auf 9b. Aber wir wollens uns mal nicht an daran aufhalten. >>3. Wieso ist der Input nocheinmal über die (5k+10k) auf den Ausgang >>gegeben. Das ergibt für mich keinen Sinn. Dort soll doch schließlich ein >>DC bzw. LowFrequency Signal rauskommen (nehmen wir mal an wir hätten >>bereits gefiltert ;) ). Ich korrigiere mich selbst. Der Input wird keinesfalls auf den Ausgang gegeben, damit wird lediglich die Verstärkung von 1 oder eben wenn gewünscht 2 realisiert. > Nein, es sind eben nicht 4 OPamps! Es ist ein OPamp mit umgeschalteten > Differenz-Eingangsstufen und ein Komparator. Wenn du das nicht > akzeptierst, wirst du die Schaltung nicht verstehen können. Was heißt hier nicht kapieren, du bist der erste der es hier vernünftig erklärt. Danke
>Was heißt hier nicht kapieren, du bist der erste der es hier vernünftig >erklärt. Liegt vielleicht daran, daß ich mit dem Teil schon Monate lang gearbeitet habe... Kai Klaas
Kai Klaas schrieb: > Liegt vielleicht daran, daß ich mit dem Teil schon Monate lang > gearbeitet habe... > > Kai Klaas Ich weiß ja nicht was du alles so mit dem AD630 gemacht hast, aber wenn du dich schon so gut auskennst, würde ich doch gerne nochmal deine Hilfe und die der anderen User in Anspruch nehmen wollen. Beim Prinzip des phasenempfindlichen Gleichrichters im LockIn-Verstärker geht es ja um die Gleichrichtung der Frequenzkomponente(n) (nach Fourier) die in der Frequenz mit dem Referenzsignal übereinstimmem. Das Referenzsignal ist hier durch den Komparator als Rechteck anzusehen und somit ist klar, dass die ungeradzahligen vielfachen der Grundfrequenz ebenfalls zum gewünschen Gleichanteil gemischt werden. Das Ergbenis wird also verfälsch wenn die Amplituden der gennannten Oberwellen im Signal nicht zu vernachlässigen sind. Das ist ja der Fall bei starker Rauschumgebung. Wie lässt sich das jedoch mit der Tatsache erklären das der LockIn Verstärker gerade für solche Messbedingungen verwendet wird? Man müsste vorher das Signal mit Bandpassfiltern, wobei dessen Bandbreite kleiner als die Grundfrequenz des Referenzsignals sein sollte damit eben die Oberwellen keine passenden Anteile im Signal mehr finden.. Wie wirds gemacht oder ist dies zu vernachlässigen. Nochmal falls ich mich undeutlich ausgedrückt haben sollte: Signal: s(t)=A*cos(2pi*F1*t)+B*cos(2pi*3*F1*t) Rechteckreferenz(Modulationsfrequenz) mit f=F1 besteht also aus Freqzenzkomponenten F1, 3F1, 5F1 .... Im Gleichanteil des Ausgangssignal finden sich Anteile von A UND B, was aber nicht sein sollte, denn ich will ja nur die Amplitude von A*cos(2*pi*F1*t) bestimmen. Genaue Rechnung will ich euch ersparen.
>Beim Prinzip des phasenempfindlichen Gleichrichters im LockIn-Verstärker >geht es ja um die Gleichrichtung der Frequenzkomponente(n) (nach >Fourier) die in der Frequenz mit dem Referenzsignal übereinstimmem. Übereinstimmen ja, aber nicht nur mit der Frequenz, sondern auch der Phase! Wenn ich das richtig in Erinnerung habe, geht das mit dem Kosinus aus der Phasenverschiebung in die Rechnung ein. >Das Referenzsignal ist hier durch den Komparator als Rechteck anzusehen >und somit ist klar, dass die ungeradzahligen vielfachen der Grundfrequenz >ebenfalls zum gewünschen Gleichanteil gemischt werden. Richtig, aber nicht 1:1. Die dritte Harmonische nur mit 1/3, die fünfte nur mit 1/5, u.s.w. >Man müsste vorher das Signal mit Bandpassfiltern, wobei dessen >Bandbreite kleiner als die Grundfrequenz des Referenzsignals sein sollte >damit eben die Oberwellen keine passenden Anteile im Signal mehr >finden.. Richtig. Ein bißchen zusätzliche Filterung kann manchmal sinnvoll sein. Kai Klaas
Kai Klaas schrieb: > Übereinstimmen ja, aber nicht nur mit der Frequenz, sondern auch der > Phase! Wenn ich das richtig in Erinnerung habe, geht das mit dem Kosinus > aus der Phasenverschiebung in die Rechnung ein. Aus Gründen der Einfachheit herscht bei mir phasengleichheit. Und ja genau es war cos(phi). > Richtig, aber nicht 1:1. Die dritte Harmonische nur mit 1/3, die fünfte > nur mit 1/5, u.s.w. Genau hab deshalb mal Matlab angeworfen und einwenig rumgespielt. Is garnicht so tragisch, aber dass das alles noch bei S/N=100db funktionieren soll, werd ich wohl erst sehen wenn ichs aufbau.... Gruß und danke Maddin
Ich bins wieder ;) Ich beschäftige mich gerade mit einem einfachen Dual-Phase-Lock-In. Dabei wird ja das phasenabhängige DC-Ausgangssignal durch eine getrennte 2fache Modulation mit pi/2 verschobenen Referenzträgern phasenunabhängig gemacht. Dabei werden diese beiden Ausgangssignale dann mit R = sqrt(X^2+Y^2) in Beziehung gesetzt und am Ausgang liegt ein DC-Signal an, dass unabhängig von der Phasenverschiebung zwischen Referenz und zu messende Signalkomponente ist. Dabei kommen ja häufig DSP zum Zuge wie man zb. hier sieht: http://www.thinksrs.com/products/SR844.htm Dort sieht man im Blockschaltbild des SR844, dass der DSP eingesetzt wird um die beiden X und Y -Signale zu digitaliseren um sie anschließend wieder ins analoge zurückzuwandeln. Eine Berechnung vom (mir) gewünschten R findet nicht statt. Dabei wäre der Aufwand doch garnicht mehr so groß gewesen..? Wozu dann überhaupt der DSP? Zusätzliche hochgradige Filterfunktionen? Wenn man den DSP schon drin hat, kann doch diese Auswertung auch noch mitgemacht werden... Gruß Maddin
Ein DSP erlaubt einen satten Aufpreis, da er abgehobene Funktionalitaet impliziert. Ein Filter mit exotischen Zeitkonstanten lassen sich allerdings fast nur mit DSP realisieren.
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