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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannung von 1,5 V auf 1,5 mV reduzieren


Autor: Heiko (Gast)
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Hallo Leute,

ich bastel zur Zeit einen EKG Simulator. Dieser soll verschiedene EKG's 
ausgeben. Ich habe bereits einen Mikrocontroller programmiert und 
bekomme auch analog mein gewünschtes EKG, jedoch mit Spannungswerten 
zwischen 0 - 1,5 V. Ein richtiges EKG liegt im mV bereich.

Deshalb habe ich mir zwei invertierende Verstärker in Reihe aufbebaut, 
die zusammen eine Untersetzung um den Faktor 1000 ergeben (also 0-1,5 
mV). Grundsätzlich funktioniert es zwar, allerdings ist das Rauschen bei 
dem kleinen Signal noch viel zu stark. Habe mir jetzt eine rauschärmeren 
OPV bestellt und will das mal mit dem testen.

Nun an euch die Frage. Bin ich denn grundsätzlich auf dem richtigen Weg 
oder würdet ihr mir für die Erzeugung eines so kleinen Signales noch was 
anderes empfehlen?

Vielen Dank für eure Hinweise!

Heiko

Autor: Olaf (Gast)
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Ich wuerd es mal mit zwei Widerstaenden probieren falls das nicht
zu kompliziert wird.

Olaf

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Deshalb habe ich mir zwei invertierende Verstärker in Reihe aufbebaut,
> die zusammen eine Untersetzung um den Faktor 1000 ergeben (also 0-1,5mV).
Ich kenn da Leute, die nehmen für so einen Fall einen Spannungsteiler... 
;-)

Autor: Heiko (Gast)
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Hehe,

ja das war auch meine erster Versuch.

Allerdings verschwindet das Signal komplett im Rauschen, wenn ich das 
mache!

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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Dann ist dein Aufbau sagen wir mal Suboptimal, einfache Spannungsteiler 
fügen dem Signal nicht soo viel Rauschen hinzu, alsdass du das merken 
würdest.

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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... und wenn schon passiver Spannungsteiler, dann bitte auch mit 
Metallfilm(!)-Widerständen und nicht mit den 'rauschigen' 
Kohleschicht-Widerständen, gelle!

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> verschwindet das Signal komplett im Rauschen...
Evtl. war der Spannungsteiler zu hochohmig.
Welche Widerstandswerte hast du genommen?

Autor: Gast123 (Gast)
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Ist denn das echte EKG-Signal sonderlich rauscharm.. ?
Ich würde vermuten (ohne in Sachen EKG schonmal was praktisches gemacht 
zu haben..), dass da auch ziemlicher Aufwand notwendig ist um überhaupt 
was sinnvolles rauszubekommen.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> verschwindet das Signal komplett im Rauschen...
Ist das dann ein Fall von: Wer misst misst Mist?
Welches Messequipment hast du? Oszi, Tastkopf (aktiv/passiv)?
1,5mVss sind nicht viel, da reicht es, wenn die Masse falsch angeklemmt 
ist... ;-)

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Heiko,

das hört sich nach einem Uni-Projekt an (Diplomarbeit/Studienarbeit).
Schau doch mal nach, ob ihr nicht entsprechende Abschwächer rumliegen 
habt. Dann brauchst Du nämlich wahrscheinlich nichts bauen, sondern 
einfach einstecken.

Abschwächer sehen so oder so ähnlich aus:
http://www.minicircuits.com/products/attenuators_c...

Zweimal 30dB hintereinander, dann hast Du den Faktor 1000. Beachten mußt 
Du bloß, daß die Abschwächer für 50 Ohm Ausgangs- und 
Eingangswiderstände ausgelegt ist.



Gruß,
  Michael

Autor: Heiko (Gast)
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Ja Michael du hast recht, es ist ein Uni-Projekt bzw. mache das im 
Praktikum für mein Studium. :-)

Gute Idee mit den Abschwächern, werde aber erstmal nochmal eine andere 
Lösung probieren, da diese doch ziemlich kostspielig ist und das 
Endprodukt ziemlich teuer machen würde.

Habe meinen Aufbau nochmal optimiert und es geht jetzt schon ganz gut 
mit dem Spannungsteiler. Jedoch brauch ich definitiv besser Widerstände. 
Die werde ich jetzt erstmal besorgen.

@ Gast123

Da wir den EKG-Simulator später benutzen, um bestimmte Tests 
durchzuführen, brauchen wir zunächst ein ganz sauberes Signal. Auf 
dieses Signal legen wir dann auch normierte Störungen, um unser Gerät zu 
testen bzw. genauer gesagt, ob unser Schrittmacher immernoch die R-Zacke 
des EKG Signals erkennt.

Vielen Dank für eure Hilfe! Super Forum

Autor: Christian R. (supachris)
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Ich würde sagen, erst mal rauscharmen Spannungsfolger, um niederohmigen 
Ausgang zu erhalten und dann mit guten Metallfilmwiderständen, so 
niederohmig wie möglich runter teilen. Je höher der Widerstand, desto 
höher das Rauschen.

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Heiko,

> Habe meinen Aufbau nochmal optimiert und es geht jetzt schon ganz gut
> mit dem Spannungsteiler. Jedoch brauch ich definitiv besser Widerstände.
> Die werde ich jetzt erstmal besorgen.

Wenn Du auf die Gemeinde der Audiophilen hörst, brauchst Du natürlich 
auch ein 500 Euro teures Netzkabel, um saubere Signale zu bekommen.

Wenn Du aber realistisch bleibst, liegt es mit größter 
Wahrscheinlichkeit nicht an den Widerständen (und am Netzkabel natürlich 
auch nicht).

Zur Orientierung:

u_eff{Widerstandsrauschen} = sqrt{4 k T R B}

k: Boltzmannkonstante
T: Temperatur (300K)
R: Widerstandswert
B: Bandbreite

Bei der Bandbreite, die ich vermute, daß sie bei Dir vorliegt 
(10...20Hz) und bei halbwegs normalen Widerständen bleibt da nicht viel 
übrig.

Ich messe an 50 Ohm Spannungen im µV-Bereich bei MHz-Bandbreiten. Das 
ist so der Bereich, bei dem das Widerstandsrauschen so langsam 
interessant wird.

Ich würde eher an Meßprobleme denken, wie Lothar erwähnt hat: Schlecht 
angeschlossene Masse/Masseschleifen, Netzbrummen, nicht berücksichtigter 
Eingangswiderstand des Meßgerätes, fehlende Verdrillung der Kabel, 
Quantisierungsrauschen im Meßgerät.

Du kannst natürlich mal versuchen, ob es besser wird, wenn Du einen 
ohmsch-kapazitiven Spannungsteiler machst, damit die Bandbreite 
entsprechend runtergeht.
                        | |
                  |-----| |------|
                  |     | |      |
   __________     |  ________    |
--|__________|------|________|------

                   ------------->
                     U_{mess}

 -------------------------------->
  U_{ges}


Gruß,
  Michael

Autor: Heiko (Gast)
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Hallo Leute,

ich habe das Problem gelöst! Es lag nicht an der Widerständen. Da sind 
die normalen überhaupt kein Problem.

Ich benutze das MSP 430-169 LCD Board um mein EKG zu erzeugen. Ich habe 
es über USB an den PC angeschlossen gehabt. Und genau das war der 
Fehler. Irgendwie muss die PC Masse ärger gemacht haben.

Habe es jetzt per Batterie betrieben - und siehe da - ein wunderschönes 
Signal!

Danke nochmal an alle!

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