Analog Eingang - DSO Hallo Miteinander! Wir sind dabei ein DSO aufzubauen, ja wir haben die anderen Threads über dieses Thema mit Spannung verfolgt. Wir haben Fragen bzgl. Analoger Eingang. Als AD Wandler verwenden wird den ADC08100 mit 100 Mega Samples. Wir wollen aber nicht nur zwischen 0 und der Referenzspannung messen, sondern ähnliche Spannungsbereiche wie bei den herkömmlichen Speicheroszis verwirklichen. (z.B. +-5V, +- 10V, +-15V,...+-50V) Die idee für die Analogschaltung des Einganges ist die Folgende: Mithilfe eines umschaltbaren Spannungsteilers wird das eingangssignal entweder durch 10 oder 100 geteilt. Danach ein Spannungsfolger zur Impedanzwandlung, danach ein konfigurierbarer Verstärker, danach wird der Level durch einen Summierer von +-1V Peak to Peak auf den Bereich des AD Wandlers "geschoben" also 0-Uref. Dazu hätten wir uns folgenden Schaltplan überlegt: http://193.170.205.248/pic/analog_input.jpg Wir bitten um Feedback: Wie realisieren wir am Besten die Kapazität am Eingang ?(Typ ist ja 1MOhm | xx pF) Für die OPV's hätten wird einen der folgenden im Auge (eher den ERSTEN) http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/66878/INTERSIL/HFA1100IP.html oder http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/84730/TI/OPA355.html Wie realisieren wir am besten den Levelshift? In der Schaltung ist das nun eine Spannungsquelle. Unsere IDEE: statt ET2 eine referenzspgsquelle, und den +Eingang des OPV einstellbar machen(bsp. DA wandler oder so) Kann das so funktionieren? R8 in der Schaltung ist nur zum Darstellen der Spannung in der Simulation, hat keine Bedeutung. Wie sollte man die Verstärkung des OPV's umschalten, sind Reed relais notwendig? Für die tatsächliche Realisierung werden es dann wahrscheinlich 2 oder 3 OPV's sein mit einer fixen verstärkung, die man dann per Logik entsprechend zusammenschaltet. Auf was sollte man sonst noch aupassen - PCB Design mäßig? Der gesamte Print wird über USB versorgt. Was uns noch aufgefallen ist: Die FIFO's (Cypress) die wir verwenden wollen sind teuer (>50), zumindest die man mit 3,3V versorgen kann, Gibt es da eine Alternative? Mit freundlichen Grüßen und Besten Dank im Voraus Thomas
Hi Ich baue momentan an einem Frequenzgenerator herum und realisiere das die Endstufe auch mit OPVs. Nun dadurch habe ich einiges gelernt bezüglich den OPVs was dir auch helfen könnte. bis zu welcher Frequenz willst du messen? Also mein Frequenzgenerator geht bis 30MHz,was die Sache nicht ganz einfach gemacht hat. Aber nun zum Feedback. Ich rate dir, dass du dich nach anderen OPVs umsiehst. Denn die Slew-rate beider OPVs ist nicht gerade die beste. Also wenn du den OP355 benutzen würdest, dann würde dir dieser bei einem Rechteckigen Eingangssignal, aufgrund seiner "niedrigen" Slew-Rate, ein Dreiecksignal draus machen, was das ERgebnis deiner Messung erhäblich beeinflussen würde ... meinst du nicht? was mir bei den OPVs noch aufgefallen ist, ist die Tatsache, dass es sich bei dem HFA1100 um einen Current -Feedback OPV handelt. Dadurch ergibt sich eine etwas andere Beschaltung und auch andere Eigenschaften. zB. benötigt diese Art von OPV immer einen Rückkoppelwiderstand(Siehe Seite 4 im Datenblatt), da er sonst anfangen würde zu schwingen. Durch diesen Rückkoppelwiderstand verändert sich natürlich auch die Werte der anderen Widerstände etwas. Und genau da ist der Punkt. Der Rückkoppelwiderstand ist Massgäblich für die Bandbreite des OPVs, da dieser einfluss auf alle anderen Widerstände hat, musst du ihn so wählen, dass alle anderen in brauchbaren Größen vorhanden sind. Bei mir kamm bei meiner ersten Berechnung für einen Widerstand ein Wert von 75Ohm/0.5Watt heraus ;-) Was für eine OPV-Schaltung doch etwas hoch (bezüglich der Leistung) ist. Also prinzipiell wirst du bei solch hohen Frequenzen (und bei sehr hoher Slew-rate) nicht an einem Current-Feedback-OPV vorbei kommen. Aber keine Angst... die sind fast so einfach wie die normale (Voltage Feedback) OPVs. Hier einmal ein paar nützliche Links zur Handhabung von CF-OPVs: http://www.national.com/an/OA/OA-20.pdf#page=1 http://focus.ti.com/lit/an/slyt099/slyt099.pdf http://focus.ti.com/lit/an/slva051/slva051.pdf Ich würd jetzt rein von der Slew-Rate her zb. den THS3201 oder den THS3202 von TI in betracht ziehen (die anderen Eigenenschaften habe ich jetzt nicht Berücksichtig). Soviel zu den OPVs. Beim Eingang des OPVs würde ich noch eine Schaltung einbauen, die vor Überspannung schützt(zb. 2 Dioden). Ein DC bzw AC-Kopplung kannst du ganz einfach durch einen Kondensator und einem parallel dazu geschaltenem Schalter realisieren. Schau dir doch einmal von Elektor das Gameboy-DSO Projekt an. Vl. findest du hierbei noch ein paar interessante Ideen. Oder vl bringt dir diese Seite etwas: http://www.bitscope.com/ In diesem Sinne, mfg Schoasch
Das ist die hohe Kunst der Analogtechnik. Erstes Problen dürfte die Tatsache sein, dass der 900K-Widerstand mit den (parasitären) Kapazitäten ein tolles RC-Filter ergibt. Diese musst Du durch Parallelschalten einer oder mehrerer R-C-Kombinationen kompensieren. Schau Dir mal die Schaltpläne von professionellen Scopes an (gibt's viel im Inet), da lernt man sehr viel. Z.B. dass man das Signal meist erst variabel abschwächt und dann einheitlich verstärkt. Baue alles so klein und kompakt wie möglich auf.
Danke für das erste Feedback. @Schoaschi Danke für deine Tipps !! Also wir verwenden einen 100MS ADC, Die maximale Frequenz die wir messen wollen liegt so bei 25-30 MHZ. Mein Problem is das ich die Bauteile bei RS-Components bestellen muss, und dort habe ich nach längerem suchen eigentlich nur den HFA1100 gefunden. Bzgl. Elektor DSO Projekt - Habe leider die Ausgabe nicht. Kennt jemand vielleicht einen Link mit der Schaltung? @Profi Danke für den Hinweis. Kannst du mir vielleicht Tipps geben wie man so einen Abschwächer am besten aufbaut. Habe bisher nur einen schaltplan einens hameg dso aus dem jahre 1989 gefunden, da ist alles mit diskreten bauteilen aufgebaut. ICh bitte Um weitere Tipps, Vorschläge, OPV-Modelle, Anregungen, Erfahrungen.... Besten Dank im Voraus Thomas
Was du natürlich auch noch beachten musst ist das Layout!!! Und bei den Bauteilen(ich meine jetzt die passiven) musst du auch genau achten welche du nimmst. Ich weis nicht ob es in den Links von mir schon stand aber zb sollte man keine Wirebounded widerstände nehmen sondern andere.. schau dir mal diesen Link an: http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/31-1/Ask_Engineer.html
Wir hatten in den vergangenen Wochen etliche Profi-Oszis zur Ansicht im Labor. Du wirst lachen, da klackern mindestens ein Dutzend Relais beim Drehen der Regler. Die Attenuatoren sind fast wie früher aufgebaut. Ich such was für Dich.
Danke für die Weiteren Informationen. @Profi Wäre echt der super wenn du mit was schicken könntest -(thomas.reinbacher(AT)gmx.at) Ich habe nun meine Schaltung etwas geändert: http://193.170.205.248/pic/analog_input2.jpg Nun wird der Levelshifter mit einem DA Wandler realisiert. Weiters wird die Referenzspannungsquelle des ADC ebenfalls mit einem DA Wandler realisiert, damit man dann vernünftig abgleichen kann. Weiters ist die AC/DC umschaltung drinnen. Dem Spannungsteiler am Eingang habe ich nun Kondensatoren parallelgeschaltet (die dann am Print einstellbar sind), um den Tastkopf abgleichen zu können. Ist das auch ausreichend um die parasitären Kapazitäten der Widerstände zu kompensieren, oder muss ich da noch was extra vorsehen? Wir bitte weiter um Kommentare für die Schaltung. Leider werden wird die OPV's mit dem HFA1100 realisieren müssen, denn einen besseren habe ich bei RS Components nicht gefunden. Obere Grenze die das Eingangssignal haben wird ist so bei 25-30Mhz anzusetzen. Besten Dank im Voraus Thomas
Naja... wenn du den HFA1100 nimmst musst du bei deinen Impedanzwandler einen Rückkoppelwiderstand(zwischen Out und -IN) einbauen (Rf=850 Ohm). Also ich würde dir folgende Typen vorschlagen: Slew-rate AD8009AR 5.5kV/us 5.63Euro THS3061D 7kV/us 5.56Euro THS3062 7kV/us 7.99Euro (ist 2*THS3061) THS3202D 9kV/us 8.43Euro (ist aus der Liste von RS-Components) Schau doch einfach in der Kategorie Verstärker - Schnell,SMD. An SMD wirst du wahrscheinlich eh nicht vorbei kommen. aber diese Gehäuse sind eh noch sehr angenehm zu löten und ätzen.
@Schoaschi Danke für deine Mühe. Die SMD opv habe ich auf den ersten schritt gar nicht gefunden. Wir werden jetzt den THS3062 verwenden. Genügen für den Eingangsspannungsteiler SMD Präzisionswiderstände, oder sollen es da ganz besondere Kapazitätsarme Typen eingesetzt werden? Besten Dank im Voraus
@Thomas Habe mir deine Schaltung angesehen. Und es ist mir aufgefallen das es bei deinem Bereichsumschalter die Möglichkeit gibt die ´´Rückkopplung´´ komplett aufzutrennen. Das solltest du auf jeden fall ein R vorsehen, damit die Rückkopplung einen definierten wert hat. Außerdem, egal was du nimmst, Schalter oder Relais, alle Kontakte Prellen, bis zu einigen ms, lang. Die einzigen von denen ich weis das sie nicht Prellen sind die Reedrelais und die Quecksilber-dünfilm-relais. (ich glaub die hießen so?) Noch eine Frage warum willst die den ´´Levelschifter`` in die Vorverstärkerkette einbauen. Du hast doch nur ein bestimmten Signalhub, den begrenzt du noch indem du den Nullpegel künstlich erhöhst. Dh. deine Sample sind in eine Richtung beschnitten und was nicht aufgezeichnet wurde, kannst du später nicht darstellen. Es ist sinnvoller später in der Visualisierung den ´´Levelschifter´´ zu machen. Der Schalter um den Eingang auf GND zu legen ?. wf
@walifogel .....Habe mir deine Schaltung angesehen. Und es ist mir aufgefallen das es bei deinem Bereichsumschalter die Möglichkeit gibt die ´´Rückkopplung´´ komplett aufzutrennen..... Danke!! das hätte ich glatt übersehen. bzgl. Levelshift. Der Adc der Verwendet wird kann nur in einem Bereich von 0 - +Uref messen - Deshalb haben wir den Levelshifter eingebaut, damit der ADC die Spannung auch in seinem Bereich digitalisieren kann. Die Visiualisierung wird dann eine Nullinie einfügen. Weiters werden wir damit man nicht soviele umschalter verweden muss nun einen digital einstellbaren widerstand und in serie dazu ein potentiometer verwenden. Damit kann die Verstärkung bequem per logik eingestellt werden. Meine noch offenen Fragen: Ist der letzte Spannungsfolger vor dem ADC eingang notwendig. Im datenblatt steht, dass der ADC einen eingangswiderstand von ca 3 MOhm hat? Welche Dioden soll man verwenden, um den 1. Opv eingang zu schützen. Standard Dioden haben ja auch immer eine Sperrschichtkapazität die sich in diesem FAll sicher nicht günstig auswirken würde. Habe mal im RS Katalog geschaut: Genügen für den Eingangsspannungsteiler SMD Präzisionswiderstände, oder sollen besondere Kapazitätsarme Typen verwendet werden? mfg & BEsten Dank im Voraus Thomas
Ist der letzte Spannungsfolger vor dem ADC eingang notwendig: nee. Welche Dioden soll man verwenden...1n4148 :-) die ca 2x 5pf liegen ja par zu den 90pf, brauchste halt dann ca 80pf, damit ges. ca 90pf ;-) Genügen für den Eingangsspannungsteiler SMD Präzisionswiderstände ja
Wenn Interesse besteht kann ich mal das Deutsche Handbuch zum HAMEG 1005 hochschieben. Das ist so´n 3 Kanal mit 100 MHz wf
@walifogel Würde mich echt interessieren (thomas.reinbacher(ÄT)gmx.at) besten dank im Voraus Thomas
@Thomas Ich hoffe die Bedienungsanleitung ist angekommen. Denkst du, du könntest aus deiner Schaltung eine Platine machen, testen, und sie uns dann zur Verfügung stellen. Dieser Verstärker ist der, für mich, schwierigste teil, beim Oskar. wf
Hallo ! Ich habe nun die Schaltung simuliert, da der THS3062 einen geringen Eingangswiderstand hat, wird das Signal und der Spannungsteiler belastet, was das Signal verfälscht. Daher bin ich auf der Suche nach einem OPV mit z.B. JFET Eingängen, der als Spannungsfolger für großen Frequenzbereich geeignet ist. (mind. 100-120MHZ). Weiters sollte man den OPV auch bei den üblichen Distributoren bestellen können. Ich suche mich schon fast zu tode finde aber nur jfets opv die nicht die bandbreite können oder nur eine sehr bescheidene slew rate haben.... Bin für jeden tipp dankbar Besten dank im Voraus Thomas
>OPV mit z.B. JFET Eingängen Wenn sich nichts findet kann man ja einen diskreten JFET als Source Follower vorschalten. Siehe z.B. AN47 High Speed Amplifier Techniques, Seite 34 http://www.linear.com/pc/downloadDocument.do?navId=H0,C1,C1154,C1009,C1028,P1219,D4138 Und wenns nicht so auf Driftstabilität ankommt A1 weglassen und nur einen FET als Source Follower als Input Buffer nehmen.
danke, aber ich möchte das ganze wenn möglich simple as possible aufbauen. Habe jetzt den AD8065 von Analog Devices gefunden, doch bei dem ist bei 20 MHZ schluß! Nochmals meine Frage: Kennt wer einen OPV mit JFet eingängen (Wegen dem hohen eingangswiderstand gegen masse) der auch noch 50MHZ schafft, wenn er als Impedanzwandler eingesetzt wird? Bin für jeden hinweis dankbar!! mfg Thomas
Hi! Mal ne kurze Frage. Was meinst du wohl warum in Industriellen Geräten die Verstärker alle diskret aufgebaut sind? Lasse dir mal 30MHz Rechteck auf der Zunge zergehen und überlege dabei. Ich kenne jedenfalls keinen 30MHz OV der auch noch JFet Eingänge hat und spätestens bei 10MHz wird dir wohl das Gesicht einschlafen wenn du das Ausgangssignal betrachtest. Habe mal mit OPA623 Versuche gemacht und ihn in die Tüte zurückgelegt-war fast nicht zu beherrschen. Viel Erfolg, Uwe
na denn... OPA657, Status:ACTIVE 1.6GHz, Low Noise, Fet -Input Operational Amplifier darfs a bisserl mehr sein...?
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