Hallo, ich habe eine Frage an die Analog-Gurus: Ich habe einen hochimpedanten Sensor, welcher recht Breitbandig Signale erzeugt. Aus diesen Signal interessiert mich vor allem der Bereich zwischen 50Khz und 150Khz. Die Amplitude des Nutzsignals liegt weit unter 1mV (Störungen < 50KHz von weit über 1mV)! Ich möchte das Nutzsignal um mindestens den Faktor 100 Verstärken und die Bereiche (vor allem <50Khz) STARK filtern. Für die Anwendung habe ich als Randbedingung im Übrigen kaum Energie zur Verfügung (<0,5mA, 3V). Alle Standard OP's fallen meines Erachtens wegen zu hohem Offset oder zu kleinem Gain-Bandwith aus. Ich habe jetzt eine Bipolar-Emitterstufe mit Stromgegenkopplung und einem Kondensator parallel zum Emmiter-Widerstand als "integrierten Hochpass" so abgestimmt, dass ich eine Verstärkung von 30 oberhalb von 50KHz erhalte. Allerdings reicht die Filterung bei Frequenzen<20KHz nicht aus! Leider ist dieser Verstärker am Ausgang nicht belastbar, weswegen ich keinen C-R Filter nachschalten kann. Nun die Frage: Ich denke einen Impedanzwandler in Basis-Schaltung zwischen Sensor und Verstärker zu hängen. Damit wäre ich in der Lage einen C-R Filter vor den Verstärker zu schalten (geht derzeit nicht, weil Sensor nicht belastbar). Was haltet ihr davon? Was ist generell zu sagen: Sollte man a) Impedanz wandeln, Filtern, dann verstärken (auch bezüglich Clipping des Nutzsignals durch Verstärkte Störungen interessant) b) erst verstärken, Impedanz Wandeln, dann Filtern c) so wie ich es derzeit mache, verstärken und "filtern" in einer Schaltung Bin sehr gespannt, was die Spezialisten dazu sagen. Gruß, Nikias Klohr
Hallo, danke für den TIP mit dem LT6014! So einen hatte ich gesucht...aber nicht gefunden. Du vertrittst also den Standpunkt: Filtern durch Frequenzabhängige Verstärkung (abgesehen vom 24Hz Eingangsfilter durch Koppelkondensator und Arbeitspunkteinstellung), und nachträglich noch einmal Filtern? Dagegen spricht für mich die Clippinggefahr durch Störungen (<50KHz, hoher Amplitude), vor allem nach der ersten Stufe weil der Filter ja nicht grade besonders steil ist. Gruß, Nikias
>>24Hz Eingangsfilter
Nicht ganz, eher das Vierfache ...
1M || 1M = 500k !
Steffen wrote: >>>24Hz Eingangsfilter > > Nicht ganz, eher das Vierfache ... > 1M || 1M = 500k ! :-) peinlich, peinlich ... kommt davon, wenn man sich nen Tag lang nur mit Wechseltromersatzschaltbildern und Frequenzgängen beschäftigt...
Die erste Stufe macht ja nur einen Teil der Verstärkung und kann am ihrem Ausgang +-1V ausgesteuert werden. Du kannst die Verstärkung der Stufen auch anders aufteilen oder sogar drei Stufen nehmen. Beachte die kleine Slew Rate von nur 0.2V/µs! Eine Möglichkeit ist z.B. die erste Stufe mit LT6013 (kleines Rauschen) bei Gain=7 und die zweite Stufe mit MAX4331 (Slew Rate = 1.5V/µs) und Gain=15 zu verwenden.
@Ralf: Ja die 0.2V/µS sind mir auch schon aufgefallen...Auch meine Anforderung von 150KHz wird durch GBW von 1,4MHz bei x11 ja nicht ganz erfüllt, womit ich aber leben kann. Der MAX4331 sieht aber auch sehr gut aus. Werd mir da gleich mal Samples bestellen. Vielen Dank soweit! Ich sehe aber, das mein Ansatz, das ganze diskret aufzubauen (unter Anderem auch deswegen, weil ich dafür alles hier habe) wohl nicht auf so große Zustimmung stößt. Gruß, Nikias
Die erste Stufe diskret aufzubauen ist mit Sicherheit nicht verkehrt. Das ist mit Sicherheit rauschärmer. Wenn du Probleme mit Übersteuerung bei niedrigen Frequenzen hast solltest du die Verstärkung begrenzen. Mit einem zusätzlichem Serienwiderstand zum Kondensator am Emitter geht das sehr gut. Dann weiter mit RC-Hochpass und ein MAX4331.
Hallo Ralf, ich habe deine Schaltung mit 2 AD820, die ich zufällig hier liegen hatte, und einigen Modifikationen aufgebaut. Sie braucht jetzt zwar 5V, aber für nen ersten Test gehts schon nicht schlecht. Ich hätte aber noch eine Frage zur Dimensionierung des Eingangsfilters: Gehe ich richtig in der Annahme, dass die Kapazität nur durch den Bias-I vom OpAmp beschränkt wird? Beim AD820 sind das 25pA, ich habe 1nF eingebaut, damit käme ich bei 50KHz auf 80µV Amplitudenverlust über dem Koppelkondensator, richtig? Vielen Dank soweit, Nikias
Wegen der hohen Impedanz des Sensors lässt sich das Eingangs-C nicht vernünftig zum filtern von Frequenzen kleiner 50kHz verwenden. Es wirkt nur als Koppelkondensator. Der Biasstrom des OPV ist hier nur für die Auslegung von R1 und R2 interesant weil er den Arbeitspunkt verschiebt. Für das Eingangs-C ist sehr wichtig das nur NP0 oder COG oder ein Foientyp verwendet wird. Ausserdem sollte sein Kapazität wesetlich grösser als die Eingangskapazität des OPV und Streukapazitäten zu anderen Schaltungsteilen sein. Ich würde deshalb einen geometrisch möglichst kleinen Kondensator im Bereich von 1nF bis 10nF verwenden.
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