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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik sehr sehr kleine Spannungen


Autor: Alex Schieber (candide)
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Hallo,
ich habe folgendes Problem:
Ich habe eine pyroelektrische Folie (Kapazität ca. 0,2-0,02 nF), die, 
wenn man
sie nur ein bißchen erwärmt die Polarisierung ein wenig verändert.
Es resultiert eine Spannung von ca. 20-30 uV. Bis jetzt habe ich einen 
INA 116
mit 10000facher Verstärkung, aber auch ein Rauschen das relativ hoch ist 
(8uV).
Die Wärme wird gepulst aufgebracht (1Hz, Pulsdauer 100ms).
Wenn ich jetzt den Strom berechne komme ich auf ein paar fA, hab ich da 
überhaupt
eine Chance es mit einem Strom Spannungswandler zu probieren ?
Und wenn ja, wie baut man den am besten auf ?
Oder gibt es am ursprünglichen Verstärker noch Möglichkeiten das 
Rauschen zu unterdrücken.
Vielleicht wäre aber ein Lock-in-Verstärker das beste ?
Vielen Dank schon mal !
Alex

Autor: Jan der Xte (Gast)
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Rein ins Blaue gedacht (ich habe keine Ahnung von pyroelektrische 
Folien), ist sowas nicht ein Fall für eine Messbrücke?

Autor: Alex Schieber (candide)
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Welche Art von Messbrücke ? Wheatstone-Brücke?

Autor: Manfred Schön (Gast)
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Hallöchen

Welche Frequenz hat das Signal das Sie messen wollen ?

Man kann wohl einen großen Teil des Rauchen nach dem Verstärker mit 
einem Tiefpass rausfiltern.

Es gibt da den MAX293. Es handelt sich dabei um einem Tiefpassfilter mit 
48dB/Oktave Steilheit.

hmg
Mandi

Autor: Alex Schieber (candide)
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Das Signal hat 1 Hz, das Rauschen ist statistisch.

Autor: 6632 (Gast)
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Ein Lock-in Verstaerker waere eine Moeglichkeit. Der macht nach einer 
Anregung eine phasengenaue Detektion, ein anderer Ausdruck ist 
Synchrongleichrichter. Leider ist die Frequenz arg tief, dabei ist man 
voll im 1/f Rauschen drin. 1kHz Anregueng weren viel guentiger. Das 
bringt die Pyrofolie aber nicht. Der passende Detektor waere dann ein 
SelenTellurid, der Bringt die Geschwindigkeit, das Signal to Noise und 
den dynamischen Bereich. Der Preis ist leider nicht mit einem 
Pyroelement vergleichbar. Genauer betrachtet ist der Lock-in eigentlich 
die einzige Moeglichkeit, alle anderen sind schlechter. Wenn man dessen 
Rauschen noch mit einem Filter abschneiden will, geht die Responsetime 
gegen Null.

Autor: Alex Schieber (candide)
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Habe zwar einen MCT Detektor da, kann ich aber in diese Anwendung nicht 
einbauen... Also deiner Meinung nach ist Strom-Spannungs-Wandler 
aussichtslos ? Mit Glas-Widerständen vielleicht ?

Autor: ... (Gast)
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Als Strom-Spannungswandler für sehr kleine Ströme kann man nen 
Kondensator nehmen- wird z.b. in messkammern für Röntgensysteme 
gemacht...

Autor: Manfred Schön (Gast)
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Hallöchen Nochmals.

Ich habe öfters das Problem stark verrauchte Signale zu messen.
( am PC oder Mircocontroller )



Ich erst mal einen Tiefpassfilter um das Signal mal soweit als möglich 
vom Rauschen in höheren Frequnzbereichen zu befreien.

Um dann das restliche Rauschen raus zu bringen wird einfach die Messrate 
erhöht um dann durch eine Mittelwertbildung einen stabilen Messwert zu 
erhalten.

Also einfach 20 mal schneller Messen als nötig und dann aus den 20 
Messwerten den Mittelwert berechnen.

hmg
Mandi

Autor: Düsentrieb (Gast)
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ich würde das signal erstmal mit nem diskreten transistor verstärken...
kannst asymmetrisch verstärken? dh eine seite masse, andere signal?

Autor: Alex Schieber (candide)
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Das mach ich schon, aber irgendwann macht die Datenerfassung nicht mehr 
mit :-) - Das System ist schon ziemlich ausgereizt...

Autor: Alex Schieber (candide)
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Die Sache mit dem Kondensator läßt mich nicht ganz los - wirkt die nicht 
parasitär ? Was wird in den Röntgenkammern detektiert ? Geht es um die 
Verstärkung des Szintillatorsignals ?

Autor: Alex Schieber (candide)
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An sich wird das Signal potentialfrei abgegriffen. Eine Verstärkung mit 
reinem Transistor ? Einen FET vielleicht ...

Autor: Düsentrieb (Gast)
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jep, es gibt sogar sowas :-)
zb TF202
wenn du nur einen brauchst, zerleg eine kleine elektret-mikrofon kapsel 
:-))

--> http://www.b-kainka.de/bastel42.htm

Autor: ... (Gast)
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Die Sache mit dem Kondensator:
Es wir die Dosis gemessen. Etwa wie beim Geigerzähler nur halt 
flächiger. Die Elektronen, die sich aufgrund der Strahlung bewegen 
werden in dem Kondensator quasi aufintegriert und mit nem 
Instrumentenverstärker mit Gohm Eingangswiderstand die entstehende 
Spannung gemessen. Nach jeder messung muss der Kondensator natürlich 
entladen werden...

Autor: Alex Schieber (candide)
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Die Sache mit dem Elektret-Mikro wäre vielleicht einen Einkauf 
wert...oder ich hole mir gleich einen OPA128, der hat schon die FETs 
eingebaut...

Autor: Alex Schieber (candide)
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Zum Kondensator - ich weiß zwar nicht wie viel Strom in einem Dosimeter 
fließt, aber der Kondensator den ich bräuchte wäre schon ziemlich klein.
Außerdem müßte ich die Nichtlinearität beim Aufladen u.U. beachten.

Autor: Düsentrieb (Gast)
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und ausserdem hast schon nen kondensator....deine folie :-)
ne reihenschaltung dürfte nix sinnvoll verbessern...

+opa128 hat wohl ähnliche fets input, aber der hochohmige widerstd fehlt 
dir...und der fet is halt für sowas gebaut, besser wirst du das mit 
keinem opamp hinbekommen...

Autor: Alex Schieber (candide)
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Der OPA spielt, wenn man von der Impedanz ausgeht, in der gleichen Liga, 
und ich weiß nicht, ob die Thermospannungen von jedem zusätzlichen 
Bauteil nicht vielleicht noch mehr Schaden anrichten...wobei ein FET 
vielleicht auch günstiger zu bekommen wäre...

Autor: Düsentrieb (Gast)
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>Der OPA spielt, wenn man von der Impedanz ausgeht, in der gleichen Liga
genau
>wobei ein FET vielleicht auch günstiger zu bekommen wäre
jep, "mit mikro" :-) , ca 20ct bei pollin
den fet alleine...auwei
sonst gibts natürlich noch super-rauscharme fets, aber bei deiner 
geringen quell-kapazität scheiden die leider aus...allenfalls 2sk30 
ginge noch...aber das spezial-ding in den mikros is halt für sowas 
optimiert, da gibts nix weiter zu verbessern...ausser du kühlst das 
ganze auf -120°

Autor: Arno H. (arno_h)
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Ist hier bei den Teilen von AD nichts für dich dabei?
http://www.analog.com/en/subCat/0,2879,760%255F107...


Arno

Autor: Alex Schieber (candide)
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Die Kapazität ändert sich nicht bei der Anwendung, damit dürfte das Teil 
von AD nicht funktionieren...

Autor: Ulrich (Gast)
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Mit 200-20 pF ist die Kappatzität noch eher groß gegen die in 
Mikrofonen. Ein guter JFet sollte da wahrscheinlich bessere Werte 
liefern. Der Gleichspannungpegel stellt sich ganz von alleine ein durch 
den Innenwiderstand.
Das Problem mit den INA116 ist da Rauschen bei niedrigen Frequenzen, den 
niedrigen Bias wird man hier gar nicht gebrauchen. Eventuell wäre auch 
ein guter chopper OP eine alternative. Bei niedrigen Frequenzen sind 
viele Verstärker gar nicht mehr so gut.

Autor: 6634 (Gast)
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Wie waer's mit einem richtigen lownoise Verstaerker. Deren anforderungen 
sinf jeweils tiefe Quellenimpedanz. Mit einem kapazitiven Sensor ist die 
Impedanz ja tief. zB einem LT1028. Der hat 35nVpp Noise zwischen 0.1 und 
10Hz. der Eingangsstrom ist mit 10nA etwas rabbiat, dh der Eingang 
wuerde weglaufen wenn man DC koppeln wuerde. Ein mikrophonischer 1uF 
Keramikkondensator koennte AC koppeln. 2 Stufen mit je Verstaerkung 200 
hintereinander... Moment was war die Bandbreite ? Oh, 1Hz. Da wird AC 
koppeln schwierig. Da waer noch der LT1012, ein low noise OpAmp mit 
100pA bias und 0.5uVpp Noise zwischen 0.1 und 10Hz. Das war's dann etwa.

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