Hallo zusammen,
ich nutze einen AD734 Multiplizierer. Mein Problem ist die
Offsetspannung am Ausgang dieses Bauteiles.
Trotz kurzgeschlossener Eingänge liegt eine temperaturabhängige
Ausgangsspannung von ca. - 5 mV an. Diese Spannung sorgt im Betrieb zu
einem relativ hohen Fehler (Ausgangssignalhöhe max. 1 V). Die
Eingangspegel sind richtig bemessen und können u.U. bis zu 10 V
betragen.
Ich nutze die Basisschaltung nach "Figure 24" des Datenblattes. Z2 liegt
auf Masse.
Hat jemand eine Empfehlung für mich, wie ich die Ausgangsspannung
(Eingänge kurzgeschlossen) runter bekommen kann, bzw. die starke
Temperaturabhängigkeit reduzieren kann?
Danke und Grüße
Multi92 schrieb:> Trotz kurzgeschlossener Eingänge liegt eine temperaturabhängige> Ausgangsspannung von ca. - 5 mV an.
Das ist ein Grundproblem aller analogen Multiplizierer. Deshalb
werden die heutzutager auch kaum noch verwendet.
> Hat jemand eine Empfehlung für mich, wie ich die Ausgangsspannung> (Eingänge kurzgeschlossen) runter bekommen kann,
Du könntest versuchen, aus mehreren ICs das Beste rauszusuchen.
Einen stabilen Offset kann man natürlich mit einem Addierer
am Eingang rauskompensieren (so wie bei jedem OPV).
Hört sich kniffelig an.
Aussortieren ist leider nur schwer möglich, oder bietet AD das
vielleicht sogar an?
Ich hab eine SPS zur Verfügung, so kann ich den fehlerhaften Wert
einfach rausrechnen...leider nur vor dem Betrieb... Also ist die
Konsequenz, die IC Temperatur konstant zu steuern und der Offset sollte
auch konstant bleiben. Jemand eine Idee ob es für kleine Boxen solche
Klimagerät gibt?
Multi92 schrieb:> Jemand eine Idee ob es für kleine Boxen solche> Klimagerät gibt?
Transistor, NTC und ein Op-Amp als kleine Heizung. Alles zusammen mit
den Chips auf ein Blech (quasi Heizkörper). Man kann sogar den NTC
sparen, weil man über Ube vom Transistor die Temperatur messen kann.
Macht die Schaltung allerdings aufwendiger (oder auch nicht, etwa wenn
man einen Mikrocontroller dafür benutzt).
Multi92 schrieb:> Hat jemand eine Empfehlung für mich, wie ich die Ausgangsspannung> (Eingänge kurzgeschlossen) runter bekommen kann, bzw. die starke> Temperaturabhängigkeit reduzieren kann?
Starke Temperaturabhängigkeit? Übertreibe nicht...
Ich habe einen Auszug aus dem Datenblatt angehangen, so stark sieht mir
die Abhängigkeit nicht aus, wenn Du nicht mit dem Ding zwischen Kühlhaus
und Armaturenbrett vom Auto hin und her rennst. Das Bisschen kannst Du
doch herausrechnen lassen.
;-)
MfG Paul
So richtig habe ich das auch nicht verstanden. Selbst wenn am Eingang
die paar mv anliegen, müsste durch die chip bedingte dividierung durch
10 der Offset sehr sehr gering sein, allerdings beträgt er je nach IC
bis zu 5 mV.
Meine Test sind ja auch bei ca. 25 Grad, wo kein großes Problem
vorliegen sollte...auch wenn sich das IC schon etwas im Betrieb erwärmt.
Ich verstehe auch nicht, warum niemals auf die relevante Offsetspannung
am Ausgang im Datenblatt eingegangen wird.
Multi92 schrieb:> So richtig habe ich das auch nicht verstanden. Selbst wenn am Eingang> die paar mv anliegen, müsste durch die chip bedingte dividierung durch> 10 der Offset sehr sehr gering sein, allerdings beträgt er je nach IC> bis zu 5 mV.> Ich verstehe auch nicht, warum niemals auf die relevante Offsetspannung> am Ausgang im Datenblatt eingegangen wird.
Wie ist dein Z-Eingang beschaltet? Du hast schon gesehen, dass der
Z-Eingang, welcher sich direkt auf den Ausgang auswirkt, einen Offset
von bis zu 20mV bei Raumtemperatur hat?
Bei RT (ca. 25 Grad) ist der Offset ca. 0 mv. Wie kommst du auf die 20
mv?
Ich habe beschaltet wie Figure 24. Z2 liegt auf Masse. Masse ist das
Bezugspotenzial der beiden Eingänge und des Ausgangs ist Masse. Eine der
Z Eingänge ist wie im Datenblatt beschrieben gekoppelt mit dem Ausgang.
Multi92 schrieb:> Bei RT (ca. 25 Grad) ist der Offset ca. 0 mv. Wie kommst du auf die 20> mv?
Steht so im Datenblatt auf Seite 3. Auch der Z-Eingang hat halt einen
Offset. Deine Werte liegen ebenfalls vollständig im zu erwartenden
Bereich.
Das ist von Tmax bis Tmin. 125 Grad ist -50 mv und -55 Grad ist 20 mv.
RT ist laut Diagramm relativ störungsfrei.
Oder irre ich mich? Bin gerade unterwegs und kann das Datenblatt nicht
öffnen.
Quatsch. Erstens bist du in der Zeile verrutscht. Über den gesamten
Temperaturbereich sieht alles noch viel schlimmer aus. Bei 25°C kann der
Offset des Z-Eingangs eben bis zu 20mV (je nach Typ) erreichen. Über den
gesamten Temperaturbereich kann der Offset (je nach Typ) sogar bis zu
90mV erreichen.
Zweitens kann man in der Regel nicht einfach sagen, dass Die maximalen
Werte auch nur an den Endpunkten der Temperaturskala auftreten. In dem
Fall hast du aber Glück und der Hersteller bietet ein paar nette
Diagramme dazu. (die, die Paul hier schon zeigte)
Und trotzdem bleibt es dabei, dass dieser Offset sich 1:1 auf den
Ausgang durch schlägt. Bei anderen Exemplaren kann es durchaus sein,
dass du am Ausgang 20mV als Abweichung bekommst.
Vielleicht verrätst du ja, was du vor hast. Dann könnte man gucken, wie
man das Problem umgehen kann. Evtl. durch einen anderen Multiplizierer
oder eine externe Beschaltung.
@Christian: Hast absolut recht, hab mich da verschaut.
So, ich habe einen Plan:
1.) Ich steige auf die B-Version des Multiplizierers um. Hat deutlich
geringere Offsetwerte und ist noch bezahlbar.
2.) Zwar können die Eingangsgrößen 10 V erreichen, allerdings niemals
zur gleichen Zeit. Eine direkte Multiplikation (ohne 1/10) kann niemals
über 20 V betragen. Demnach mach ich über "Direct Denomination Control"
die Dividierung auf den Wert 2. Hierdurch sollte der Offset am Z-Eingang
nichtig (bzw. um den Faktor 5) werden.
3.) Den verbleibenden Offsetwert rechne ich durch die SPS raus und
mögliche Temperaturschwankungen im Betrieb nehme ich als verkraftbaren
Fehler hin.
Sieht jemand einen Denkfehler? Zwar erhöhe ich durch Schritt 2 auch die
Offsets der Eingangsgrößen, allerdings steigt ja auch der Signalpegel,
womit es zumindest bei den X,Y Eingängen auf das gleiche hinauslaufen
sollte.
Hallo zusammen,
wie bereits angesprochen, plane ich die Direct Denomination Control des
IC's zu nutzen (Siehe S. 11-12 vom Datenblatt).
Vorgegeben sind 2 Schaltungen "Figure 22" und "Figure 23".
Erstmal meine Frage zu Figure 23:
Gehe ich recht der Annahme, dass das eingestellte Teilerverhältnis,
stark von der Genauigkeit der Versorgungsspannung des IC's abhängt? Das
bedeutet, selbst wenn man jede Platine mit Trimmer abgleichen würde,
wäre eine Restungenauigkeit durch Temperaturdrifts der Widerstände und
der Versorgungsspannung ein Problem?
Meine Frage zu Figure 22:
Da ich auf Trimmer verzichten möchte, würde ich gerne diese Schaltung
nehmen. Mir schwebt ein Eigenbau einer Referenzspannungsquelle zu diesem
Zweck vor. Mir sind auch die 0,7 V über dem Transistor egal, da ich dies
per SPS rausrechnen kann (solang es konstant bleibt). Ich dachte an eine
Reihenschaltung aus einem Widerstand und einer Leuchtdiode (oder
Z-Diode). Wie schaut es hier mit dem Temperaturverhalten aus? Hat jemand
Erfahrungen auf diesem Gebiet?
Danke! :-)
Multi92 schrieb:> 0,7 V über dem Transistor egal, da ich dies> per SPS rausrechnen kann (solang es konstant bleibt)
-2 mV / K
Multi92 schrieb:> Leuchtdiode (oder> Z-Diode). Wie schaut es hier mit dem Temperaturverhalten aus?
Kommt auf die Spannung an. Z-Dioden haben für <6 V so -4 mV / K (weniger
werdend zu höheren Spannungen). Bei über 7 V hast du dann einen immer
stärker werdenden positiven Tempco. Bei 6.2 V hast du eine Nullstelle im
stromabhängigen Tempco.
Kleine LEDs haben Tempcos im Bereich -3 bis -5 mV / K, ähnlich wie
zwei Si-Dioden in Reihe.
Die Offsetspannungen von Operationsverstärkern sind am geringsten, wenn
beide Eingänge gleiche Widerstände sehen. Dann sind die Eingangsströme
gleich. Der AD734 hat auch differentielle Eingänge, da dürfte dasselbe
gelten. Also den unbenutzten Eingang nicht direkt auf GND legen, sondern
ein R in Serie schalten.
Multiplizierer setze ich schon ewig nicht mehr ein, das macht alles die
Firmware.
Man könnte einen MC mit internem ADC nehmen und das Produkt über einen
DAC oder PWM analog ausgeben.
Z.B. je nach Anforderung, ATtiny24 (10Bit-ADC) oder C8052F350
(24Bit-ADC).
Danke für die Infos.
@Christoph Kessler
Interessant, der Hinweis ist mir neu. Ich werde das mal ausprobieren.
Aber warum weißt dann AD im Datenblatt auf sowas nicht hin?
@jetztnicht
Ich bilde einfach P(t) = "U(t)"x"I(t)". Das Signal hat Spektralanteile
zwischen 1 kHz - 500 kHz. U.u. wäre die Sache digital ("DSO" bzw. mit
FPGA's) einfach zu lösen gewesen, aber da war mir die Offsetproblematik
noch nicht bekannt und nun bin ich zuweit für einen Richtungswechsel.
Bis auf die paar mv klappt ja auch alles prima...
Ich hole mir nach dem Multiplizierer den Mittelwert und die Spitzenwert.
Bei der Spitzenleistung ist das Problem nahezu irrelevant, da P(t)
starke Peaks hat. Bei der mittleren Leistung ist das Problem dafür sehr
relevant, die Schaltung muss leider auf die hohen Peaks (der
Eingangsgrößen) ausgelegt werden und hat am Ende einen sehr geringen
Mittelwert, wo der Offset zu einem Fehler von 5 - 10 % (je nach IC
unterschiedlich) führt.
Die Eingänge sind bereits auf die maximalen Eingangsgrößen
dimensioniert. Allerdings sind diese Maximalwerte nie zur gleichen Zeit,
wodurch die Idee mit der Teileranpassung kam. Ich kenne die maximalen
Spitzenleistungen und kann demnach, zumindest durch diesen Schritt
Offsetfehler vom Z-Eingang reduzieren. Eine Idee mit elektrischen
Filtern zu arbeiten habe ich nicht, ich wüsste nicht, wie ich diesen
DC-Offset rausbekomme, ohne das Ausgangssignal zu beschneiden.
Es gibt von Analog Inc ein Handbuch ("Handbook of non-linear circuits"
oder so), da wurde m.E. ein temperaturkompensierter nichtlinearer
"Spannungsteiler" beschrieben (strukturell ähnlich eines Sine-Shaper
Netzwerks).
Ansonsten könnte man auch ganz klassisch analog Logarithmierer für die
Eingangsgröße(n) verwenden. Viel Spaß beim Transistoren nach Tempco
selektieren ... ;)
Ich denke, dass es zu diesem Punkt Sinn ergibt, den bisherigen Ansatz zu
verwerfen und es nochmal digital zu machen ; es hat schon triftige
Gründe (alle auf die du jetzt gestoßen bist, und ein paar mehr), dass
praktisch jeder Power Analyzer (dessen eine Teilfunktion du hier
implementierst) der letzten paar (~4) Jahrzehnte komplett digital
arbeitet.
Oder man arbeitet jetzt viel mit Charakterisation (der Tempcos) [oder
Temperaturregelung] und/oder automatischer Kalibrierung bzgl des DC
Offsets. Das wäre evtl. ein Mittelweg. Durch letzteres hätte man
natürlich öfter mal Totzeiten in der Erfassung.
@Marian B.:
Also meine Schaltung sieht RT von 10 - 35 °C.
Das bedeutet für die Transistoren 50 mV T-Drift. Bei 0,7 V ist das
Prozentual extrem viel... Ist das auch der Grund, weshalb bei Figure 23
der Transistor Qr noch Bestandteil der Schaltung ist?
Kann ich vielleicht etwas mit ER anfangen? Die Spannung wird zwar mit
einer Toleranz von +- 10 % angegeben (S. 11), sollte aber doch
Temperaturstabil konstant bleiben?! Oder ist die erst nach "TC"
konstant?