Hallo, ich habe ein kleines Problem.
ich möchte (soll) eine Schaltung entwickeln, mit der ich Gleichströme im
Bereich von 10uA bis 100mA eines IC messen kann. Die Ströme kommen mit
einer Taktung von bis zu 10 MHz. Dazu soll die Schaltung linear sein.
Ggf. ist eine Teilung durch unterschiedlichen Abgriff der OPV
kaskadierung möglich. Sprich: 10uA - 1000uA und 1mA bis 100mA über einen
zweiten Abgriff.
Ich hab mich hier schon ein wenig umgeschaut, und bin auf den
Transimpedanzverstärker gekommen. Temperatur spielt keine Rolle, da die
Schaltung bei permanenten 20 Grad Arbeiten wird.
Danke im voraus.
> Ich hab mich hier schon ein wenig umgeschaut,> und bin auf den Transimpedanzverstärker gekommen.
Passt, ist aber bei 10MHz schon eine Leistung,
wenn das 10MHz Signal zwischen 0mA und 10uA
zu einem genauen 10MHz Spannungssprung auf der
Ausgangsseite führen soll.
Schnelle OpAmps, sauber gepuffert.
das genaue problem liegt eben in dem messwandler, der so schnell ist um
eben diese taktung (10MHz) zu erreichen. und galvanisch getrennt ist.
spannungsbereich ca 0,5-3V. wie gesagt. DC.
Wenn du etwas mit einem Dynamikbereich von 1:10000 galvanisch trennen
möchtest, kommt keine analoge Methode (lineare Optokoppler, Trafos etc.)
in Frage.
Wandle auf der einen Seite digital, notfalls versorgst du dort mit 9V
Blockbatterie.
Ein Digitalsignal, welches mindestens 14 bit so überträgt, daß 10MHz
erkennbar sind, also eigentlich 100Msps hat, ist ein Oszilloskop. Nimm
doch einfach eins.
Wenn deine Genauigkeitsanforderungen realistiscjer sind, geht's
vielleicht billiger, aber nur Forderungen und nicht zahlen wollen passt
nicht zusammen.
Erik K. schrieb:> das genaue problem liegt eben in dem messwandler, der so schnell ist um> eben diese taktung (10MHz) zu erreichen. und galvanisch getrennt ist.> spannungsbereich ca 0,5-3V. wie gesagt. DC.
Die Stromzangen von Tek schaffen das.
nein, die frequenz ist nicht konstannt. also brauche ich eine frequency
range von 0-10MHz... es kann sein das stundenlang kein signal kommt,
aber auch eine bitfolge. so das es zu eben diesen 10 MHz kommen kann.
und die zu erwartenden ströme sind eben 10uA - 100mA
ein projekt zum messen von strömen der ic´s die sporadisch signale
bekommen können. ist teil meiner praxisaufgabe.
ich hab jetzt die idee, die galvanische trennung mit nem icoupler zu
machen. und davor eben ne wandlerschaltung um aus meinen 10uA - 100mA ne
spannung zu machen.
also:
Stromabgriff -> Wandler -> icoupler -> messgerät
Peak-detect, n-bit Flash-wandler und dann parallel über n Optos
rüberschieben?
Die galvanische Trennung macht das ganze ja nu nicht leichter. wie
siehst mit Batteriebetrieb aus?
wofür soll der peak detektor denn gut sein? batteriebetrieb kommt
nicht in frage... evtl könnte man das noch aufsplitten in dem man
sagt, das man den ruhe strom der relativ konstant ist mit nem
optokoppler misst als dc lösung, und die höherfrequenten signale über ne
AC lösung. aber so richtig will mir das nicht schmecken.
Mal 'ne Frage an alle:
Was habe ich im Studium verpasst....
> das genaue problem liegt eben in dem messwandler, der so schnell ist um> eben diese taktung (10MHz) zu erreichen. und galvanisch getrennt ist.> spannungsbereich ca 0,5-3V. wie gesagt. DC.
Ein mit 10MHz getakteter Strom heisst jetzt DC?
Gruss
Michael
Michael Roek-ramirez schrieb:> Ein mit 10MHz getakteter Strom heisst jetzt DC?
wie gesagt... wir rechnen mit nem dc ruhestrom von ca 100uA und dann
kommen sporadisch takte in denen der strom ansteigt.... diese takte
können mit bis zu 10 MHz kommen.... und auch diese ströme müssen
gemessen werden... und jeder strom der einen arithmetischen mittelwert
hat, ist DC wenn auch gepulst, aber noch immer DC. so haben es mir
meine profs jahre lang eingeprügelt.
ich hab immer noch keine idee, wie ich den bereich von 10uA bis 100 mA
linear wandeln soll und wie man das galvanisch trennt mit der taktung...
Erik K. schrieb:> Michael Roek-ramirez schrieb:>> Ein mit 10MHz getakteter Strom heisst jetzt DC?>> wie gesagt... wir rechnen mit nem dc ruhestrom von ca 100uA und dann> kommen sporadisch takte in denen der strom ansteigt.... diese takte> können mit bis zu 10 MHz kommen.... und auch diese ströme müssen> gemessen werden... und jeder strom der einen arithmetischen mittelwert> hat, ist DC wenn auch gepulst, aber noch immer DC. so haben es mir> meine profs jahre lang eingeprügelt.
Wie Lukas dir schon deutlich sagte: Tektronix Stromzange.
Das Modell mit dem nahcgeschalteten AM503 schafft 0 bis 50MHz,
und als AM503B kannst du dne Meßbereich (der gerade benötigt wird)
auswählen.
ein kleiner uC/Attiny sorgt dann für die automatisierte Umschaltung
1uA....1A.
>> ich hab immer noch keine idee, wie ich den bereich von 10uA bis 100 mA> linear wandeln soll und wie man das galvanisch trennt mit der taktung...
Indem Du einfach fertige Geräte kaufst, die genau das seit 20 Jahren
erledigen.
Erik K. schrieb:> wie lukas bereits geschrieben hat geht das nicht für gleichstrom...> ansonsten wären die zangen ok.
Du redest Nonsens.
Der AM503 ist auch für Gleichstromzangen. gibts für 0-50MHz.
Ich schrieb DC bis 50MHz, und genau so isses.
Das Problem ist ja erst einmal schonmal, dass die Kapazitäten hinter der
Messschaltung sehr gering sein müssen, da solche Stromspitzen ja erst
einmal daraus versorgt werden. Dann muss die Messschaltung natürlich
extrem niederinduktiv sein, damit die Versorgungsspannung des IC nicht
einbricht.
Die galvanische Trennung, die Verstärkung und die Messbereichumschaltung
(zur Not nimmt man mehrere ADC) dürfte dann noch das geringste Problem
sein.
Ich würde mal bei Herstellern von IC-Testern im Analogbereich
nachfragen. Die dürften das entsprechende Know-How haben. Um das mal
zwischendurch für eine Praktikumsarbeit zu erschlagen, ist das ganze
viel zu aufwendig.
Michael Roek-ramirez schrieb:> Ein mit 10MHz getakteter Strom heisst jetzt DC?
Die Frequenz hat doch überhaupt keinen Zusammenhang damit ob DC/AC.
AC = Alternating Current: Strom (oder Spannung) wechselt die Polarität.
DC = Direct Current: Sie tut es nicht.
Stefan L. schrieb:> Ich würde mal bei Herstellern von IC-Testern im Analogbereich> nachfragen. Die dürften das entsprechende Know-How haben. Um das mal> zwischendurch für eine Praktikumsarbeit zu erschlagen, ist das ganze> viel zu aufwendig.
Dann rede doch mal mit dem, der dir die Aufgabe gestellt hat und sage
ihm, dass das so wie er sich das Vorstellt doch wohl eine Nummer zu groß
ist. Für solche Probleme der Analogtechnik sind die Analoggurus der
Halbleiterhersteller wohl die beste Adresse.
Erik K. schrieb:> laut mail vom support von tektronix geht die zange nur bis 1mA ...Luk4s K. schrieb:> Wenn die Zange zu unempfindlich ist, kann mach auch das Kabel mehrfach> durchlegen...
Also 100x
Erik K. schrieb:> danke für den tip, aber denn ich diese lösung anbringe, ich glaub dann> hauen die mir die ohren vom stamm...
Zu teuer?
Es sollte klar sein, dass das nicht für 9€99 geht.
> Es sollte klar sein, dass das nicht für 9€99 geht.
Vielleicht schon, aber bei dermassen faul ungenauer Aufgabenbeschreibung
weiß man nicht, welche Präzision, welche reale Samplerate notwendig
(falls digital), ob Batteriebetrieb etc.
Man will wohl den Strom messen, aber Mittelwert reicht nicht, will man
nur die Peaks wissen oder muss man aus den Daten Flächen integrieren
können, will man Klingeln auf den Versorgungsspannungsleitungen sehen
können ode will man deren Blindstromanteile nicht mitmessen, und wie
genau muss das dann sein....
Klingt auch irgendwie merkwürdig, 10µA bis 100mA, das entsprich einem
Dynamikumfang von saftigen 40 dB, und das dann galvanisch getrennt aber
wieder ohne Batterie.
Hört sich so nach Whorst-Case an, braucht man nicht, wär aber super zu
haben.
Ich glaub nicht, das es mit einer Bauanleitung aus dem Inderned getan
sein wird, das is schon ein dicker Brocken.
Vermutlich eine reale Aufgabe aber unser Studi hier kapiert nicht was
gefordert wird. Zumindest kann er es anderen nicht erklären und das ist
schon mal ein schlechtes Zeichen.
> Vermutlich eine reale Aufgabe aber unser Studi hier kapiert nicht was>> gefordert wird. Zumindest kann er es anderen nicht erklären und das ist>> schon mal ein schlechtes Zeichen.
ich versteh die aufgabe schon. der IC ist neu, somit kennt niemand den
genauen Ruhestrom. somit soll der gewessen werden, klar, und der
befindet sich eben im 100uA bereich. so, und dann bekommt der ic eben
seine arbeitsbefehle. und da muss eben der arbeitsstrom gemessen werden.
auch klar. und diese können sich eben im bereich bis zu 100mA bewegen,
so genau weiß das keiner. und die steuerbefehle kommen eben mit bis zu
10 MHz.
und die galvanische trennung muss erfolgen, damit man an jedem punkt
messen kann ohne auf die masse oder andere einwirkungen zu achten. und
mit einer batterielösung bin ich persönlich unzufrieden, da das eine
fehlerquelle mehr ist. also wo liegt das erklärungsproblem?
Erik K. schrieb:> ich versteh die aufgabe schon. der IC ist neu, somit kennt niemand den> genauen Ruhestrom. somit soll der gewessen werden, klar, und der> befindet sich eben im 100uA bereich. so, und dann bekommt der ic eben> seine arbeitsbefehle. und da muss eben der arbeitsstrom gemessen werden.> auch klar. und diese können sich eben im bereich bis zu 100mA bewegen,> so genau weiß das keiner. und die steuerbefehle kommen eben mit bis zu> 10 MHz.
Muss man immer alles auf einmal messen?
Teil die Messungen doch auf, einmal Ruhestrom messen und dann
Belastungsstrom messen. Fürn Ruhestrom kann man dann ein empfindlicheres
Messgerät benutzen.
:-)
Floh schrieb:> Teil die Messungen doch auf, einmal Ruhestrom messen und dann>> Belastungsstrom messen. Fürn Ruhestrom kann man dann ein empfindlicheres>> Messgerät benutzen.
das wäre mein plan b. plan an ist die gleichzeitige messung, und das
wäre mein favorit. aber ich denke ich werde mich doch der getrennten
messung zuwenden. den ruhestrom mit nem i-coupler trennen und messen.
und über ne manuelle umschaltung den getakteten arbeitsstrom messen.
Für genau diese Aufgaben wurden IC-Tester erfunden. Wenn man die Tests
nicht ständig durchführen muss, kann man auch mal eine beliebige
Hochschule mit einem Mikroelektronikstudiengang fragen, ob man ihren
Tester mal verwenden darf. Ansonsten muss man ihn halt für gutes Geld
anschaffen.
Als Praktikumsarbeit ohne wirkliches Ergebnis kann man ja etwas
Grundlagenforschung betreiben, aber ein wirklich funktionsfähiges
Produkt wirst du ohne dieses Spezial-Know-How nicht bekommen. Zu meinen
Bedenken bezüglich parasitärer Effekte hast du auch noch nicht Stellung
genommen; diese sollten aber zumindest genauer untersucht werden, bevor
man sich Gedanken über den konkreten Aufbau macht (Stichwort:
ingenieursmäßige Vorgehensweise).
Und selbst wenn du etwas herausbekommst brauchst du immer noch diesen
IC-Tester, um deine Ergebnisse zu verifizieren.
