Hallo zusammen, ich möchte einen Differentialtastkopf bauen, er bis 1 GHz brauchbar ist. Wenn es nicht differentiell sein muss ist 1 GHz mit einem Sourcefolger leicht möglich. Wo liegen die Schwierigkeiten beim Aufbau eines entsprechend schnellen differentiellen Tastkopfes? Kennt jemand eine Seite wo sowas schonmal gemacht wurde? Lässt sich sowas nicht eventuell mit schnellen OPAMPSs realisieren?
Robert schrieb: > Wenn es nicht differentiell sein muss ist 1 GHz mit einem Sourcefolger > leicht möglich. Wenn das so leicht ist, dann sei doch so nett und lass mal eine Schaltplan samt Bilder vom Aufbau und ggf. Layout rüberwachsen. Wären Dir bestimmt einige dankbar.
Nice to have schrieb: > Robert schrieb: >> Wenn es nicht differentiell sein muss ist 1 GHz mit einem Sourcefolger >> leicht möglich. > > Wenn das so leicht ist, dann sei doch so nett und lass mal eine > Schaltplan samt Bilder vom Aufbau und ggf. Layout rüberwachsen. > Wären Dir bestimmt einige dankbar. Siehe Elektor 10/2004. :-)
> Lässt sich sowas nicht eventuell mit schnellen OPAMPSs realisieren? Was sind denn die angestrebten Spezifikationen, also Messbereich, Eingangswiderstand, Kapazität, ... Es gibt schon schnelle OPs mit mehr 1 GHz Bandbreite. Du könntest es mal mit dem AD8003 testen, das ist ein 3-Fach Operationsverstärker. 2 davon als Spannungfolger beschalten und den 3. als Differenz-Verstärker. Das sind aber "Current-Feedback" OPs, die sind nicht wirklich für Anfänger geeignet. Das ganze wird mit Sicherheit nicht einfach, da brauchst Du schon etwas Ausdauer und gutes Mess-Equipment, schau dir mal das Projekt von Branadic an: Beitrag "Eigenbautastköpfe" Aber vielleicht sind 500 MHz auch ausreichend; das sollte mit modernen OPs schon irgendwie gehen.
> und den 3. als Differenz-Verstärker.
Das war natürlich Blödsinn, mit einem Current-Feedback OPV kann man
keinen Differenzverstärker bauen. Also doch eher einen Voltage-Feedback
OPV suchen.
Überleg Dir am besten zuerst mal, was du damit eigentlich messen
möchtest; sehr viele Messungen kann man auch mit zwei schnellen aktiven
Tastköpfen und der Differenz-Funktion im Oszi machen.
Ein Differenz-Tastkopf lohnt meiner Meinung nach nur, wenn die Amplitude
des zu messenden Signals klein gegenüber der Common-Mode Spannung ist
und die Gleichtakt-Unterdrückung des Differenz-Tastkopfs besser ist als
bei Verwendung von 2 separaten Tastköpfen.
Sinnvoll wäre vielleicht ein Differenz-Tastkopf mit Verstärkung 10, so
dass man sehr kleine Signale messen kann mit Common-Mode Spannungen im
Bereich von einigen Volt, z.B. für Strommessung an einem
Shunt-Widerstand. Aber da wird man mit OPs niemals auf 1 GHz kommen.
Ich habe vergessen zu erwähnen, dass leider auch Gleichspannung gemessen werden können muss. Aus dem Grund würden sich OPs anbieten. Ich verstehe nicht warum man mit current feedback OPVs keinen Differenzverstärker bauen können soll. Ich habe mal versucht in Spice mit dem Modell des AD8000 zu spielen aber leider funktioniert da irgendwas noch nicht. Es gibt keine vernünftigen Ergebnisse. Kennt vielleicht jemand einen voltage feedback OPV der 1 GHz bei G=1 macht? Danke.
>Aus dem Grund würden sich OPs anbieten. Ich verstehe nicht warum man mit >current feedback OPVs keinen Differenzverstärker bauen können soll. Sind die nicht teilweise extrem niederohmig am "-" Eingang? Kai Klaas
>Ja, aber mit 2 Stück würde es imho gehen.
Klar, solange du den "+" Eingang niederohmig beschaltest. Die Dinger
sind ja für die 50/75R-Technik gebaut. Allzu hochohmig sollte es da an
den Eingängen deshalb nicht zugehen.
Kai Klaas
> Klar, solange du den "+" Eingang niederohmig beschaltest.
Das Problem ist doch eher, dass sich der "+" und der "-" Eingang in der
Impedanz sehr stark unterscheiden. Auch mit einer niederohmigen
Beschaltung entstehen dadurch irgendwelche Störungen, die sich dann vor
allem in der Gleichtaktunterdrückung auswirken.
Niederohmig beschalten geht leider nicht. Der Sinn der Sache ist ja so hochohmig und kapazitätsarm wie möglich zu messen. Ich dachte nur der - Eingang sei ein Stromeingang und damit niederohmig. Ich ging dann davon aus, dass der + Eingang hochohmig ist. Dann hätte man ja die + Eingänge für das Signal nutzen können und die Rückkopplung über den - Eingang. Hat vielleicht sonst noch einer Ideen zu den Anforderungen: - DC messen - AC bis 1 GHz - hohe Eingangsimpedanz - differentielle Messung
Johannes schrieb: >> Klar, solange du den "+" Eingang niederohmig beschaltest. > > Das Problem ist doch eher, dass sich der "+" und der "-" Eingang in der > Impedanz sehr stark unterscheiden. Auch mit einer niederohmigen > Beschaltung entstehen dadurch irgendwelche Störungen, die sich dann vor > allem in der Gleichtaktunterdrückung auswirken. Das lässt sich aber imho umgehen indem man zwei als Instrumentenverstärker beschaltet.
> Hat vielleicht sonst noch einer Ideen zu den Anforderungen: > - DC messen Bis wie viel Volt? > - AC bis 1 GHz DC ? > - hohe Eingangsimpedanz Wie hoch? > - differentielle Messung Wie viel Signal, wie viel Gleichtakt? > Das lässt sich aber imho umgehen indem man zwei als > Instrumentenverstärker beschaltet. Wie meinst Du das? Mach mal eine Zeichnung.
>Niederohmig beschalten geht leider nicht. Der Sinn der Sache ist ja so >hochohmig und kapazitätsarm wie möglich zu messen. Ich dachte nur der - >Eingang sei ein Stromeingang und damit niederohmig. Ich ging dann davon >aus, dass der + Eingang hochohmig ist. Ist er ja auch. Aber da fließen trotzdem beachtliche Eingangsruheströme bei den bipolaren Typen, die immer einen Pfad zur Masse brauchen. Machst du da einen hochohmigen Ableitwiderstand hin, bekommst du schnell DC-Spannungsabfälle von etlichen 100mV. In der 50/75R-Technik ist das wegen der Niederohmigkeit ja kein Problem. Wenn du aber besonders hochohimg fahren willst, schon. >> Das lässt sich aber imho umgehen indem man zwei als >> Instrumentenverstärker beschaltet. > >Wie meinst Du das? Mach mal eine Zeichnung. Die typische Standardschaltung aus zwei bzw. drei OPamps eben. Kai Klaas
> Die typische Standardschaltung aus zwei bzw. drei OPamps eben.
Die Standardschaltung kenne ich schon, aber das ändert doch nichts an
der Problematik mit den unterschiedlichen Impedanzen?
Johannes schrieb: >> Hat vielleicht sonst noch einer Ideen zu den Anforderungen: >> - DC messen > Bis wie viel Volt? Mehr oder weniger egal. Pegel spielt keine sehr große Rolle. Das könnte man runterteilen. >> - AC bis 1 GHz > DC ? Verstehe die Frage nicht. Es geht um DC - 1GHz. >> - hohe Eingangsimpedanz > Wie hoch? 1 MOhm parallel 1 pF >> - differentielle Messung > Wie viel Signal, wie viel Gleichtakt? Beides im niedrigen Volt Bereich. >> Das lässt sich aber imho umgehen indem man zwei als >> Instrumentenverstärker beschaltet. > > Wie meinst Du das? Mach mal eine Zeichnung. So wie hier auf Seite 2: http://cds.linear.com/docs/Design%20Note/dn46fa.pdf
>> Bis wie viel Volt? > Mehr oder weniger egal. Pegel spielt keine sehr große Rolle. Das könnte > man runterteilen. Also egal ist keine gute Antwort. Du musst doch irgend eine Anwendung haben, für die du den Tastkopf brauchst. >>> - differentielle Messung >> Wie viel Signal, wie viel Gleichtakt? >Beides im niedrigen Volt Bereich. Aus dieser Antwort würde ich schließen, dass die differentielle Spannung im Verhältnis zur Gleichtaktspannung nicht besonders klein ist. In diesem Fall wird eine Mesung mit 2 aktiven Tastköpfen und Differenzbildung im Oszi vermutlich auch ganz gut funktionieren. Oder spricht aus deiner Sicht etwas dagegen, mit 2 Tastköpfen zu messen. > So wie hier auf Seite 2: > http://cds.linear.com/docs/Design%20Note/dn46fa.pdf OK, das Problem mit dem invertierenden Eingang hat man hier nicht. Dafür bekommst Du ein Laufzeitproblem, weil das Signal am "-" - Eingang durch zwei Verstärkerstufen läuft, während das Signal am "+" - Eingang nur einmal verwögert wird. Bei 1 GHz Bandbreite muss eine solche Asymmetrie auf jeden Fall vermieden werden, sonst bekommt du eine sehr schlechte Gleichtaktunterdrückung für hohe Frequenzen.
Die ganzen Operationsverstärker haben zu viel Eingangskapazität. 3.6 pF beim AD8000 haben bei 1 GHz einfach eine zu niedrige Impedanz. Angenommen ich möchte nicht differentiell messen, was würdet ihr mir dann empfehlen um DC - 1 GHz hochohmig zu messen.
> Die ganzen Operationsverstärker haben zu viel Eingangskapazität. Ohne einen Eingangsspannungteiler (z.B. 1:10 oder 1:5) wird es mit einem OPV nicht funktieren. Wenn der OPV 3,6 pF hat, dann erhält man mit einem 1:10 Spannungsteiler theoretisch < 0.5 pF. Das Problem mit dem AD8000 ist aber der Input Bias Current im Bereich von 5 µA, da könnte es mit 1 MOHm Eingangswiderstand problematisch werden. Aber wenn du nur kleine Spannungen messen möchtest, wäre ein Eingangswiderstand von 100 kOhm vermutlich auch noch hochohmig genug. Oberhalb von 10 MHz merkst Du den Unterschied sowieso nicht mehr, weil da die Impedanz durch die Eingangskapazität bestimmt wird. Hast Du dir den Thread "Beitrag "Eigenbautastköpfe"; mal durchgelesen. Das solltest Du machen, du wirst darin viele nützliche Infos finden. Evtl. kann man die Schaltung übernehmen, nur eben die Widerstände am Eingang niederohmiger machen und den OP durch einen schnelleren Current-Feedback OPV ersetzen. Du wirst zusätzlich noch einen Offset-Abgleich brauchen (Trimmer), um den Bias-Strom zu kompensieren.
Hallo Robert, ich wollte mal horchen, ob du schon voran gekommen bist oder ob du aufgegeben hast? Wäre ja nicht der erste Thread zu Tastköpfen wo es dann an der Umsetzung scheitert. Gruß, branadic
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