Hallo! Ich möchte euch fragen, ob diese Schaltung (als png angehängt) single Supply fähig ist, an 5 Volt. Es werden LT1677 als OpAmps verwendet. Fallen euch noch bessere (rauschärmere) Singlesupply Opamps ein? Was müsste ich ändern falls die Schaltung nicht passt? Danke im Voraus, Dominik
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Dominik schrieb: > Was müsste ich ändern falls die Schaltung nicht passt? Sieh dir mal deine Widerstände an und die Widerstände in einem Katalog... 13 MOhm und 16 MOhm Widerstände findest du nur in deiner Schaltung. Denn schon die Luftfeuchte auf deiner Platine hat bringt dir einen Widerstand in dieser Größenordnung zusammen... :-o
Wenn ich mal so böse sein darf :-) typisch Simulation-Kiddies. Wir hatten damals noch keine Simulationen und wenn dauerten sie zu lange und die Modelle waren zu einfach. Denk erst mal nach ob das Sinn macht: Bei 1 Hz Grenzfrequenz Kondensatoren im 10nF Bereich und dafür die Widerstände im 10 MOhm. Geh mal 1,5 - 2 Dekaden mit den Kondensatoren hoch, dann wird das auch real was.
Hallo, Bei unseren Programm von Filter Pro von Texas Instruments kann man die Werte von den Kondensatoren und Widerständen im nachhinein nicht mehr ändern... Kennt ihr ein alternatives Programm zum berechnen des Filters?? Der Gleichanteil soll weggefiltert werden und bei 20Hz muss ich dabei im linearen Bereich der Butterworth Kurve sein. @ Udo Schmitt : Wie hängen die Werte der Widerstände mit den Werten des Kondensator zusammen? LG Dominik
Gerade bei FilterPro kann man sinnvolle E-Reihen angeben. Ansonsten, wie schon geschrieben wurde, mit Spannugnsteiler und Impedanzwanlder Ub/2 erzeugen und als GND verwenden. Nur um für ein Audiosignal den DC-Anteil herauszufiltern, ist die Schaltung viel zu aufwendig. da reicht ein Tiefpass 1. Ordnung, 4. Ordnung ist völlig übertrieben. Neben dem Amplitudengang solltest du dir auch über die Phase Gedanken machen. Bei einem Audiosignal ist das fast wichtiger, da das Ohr darauf empfindlich reagiert. Du solltest dir auch über die Signalquelle Gedanken machen. One Impedanzwandler kann die eventuell deine Filter beeinflussen.
Es handelt sich ums Ausgangsignal eines Drucksensors und da muss der Gleichanteil weg und bei 20 Hertz müssen wir im linearen Bereich sein, weil wir die Lautstärke exakt messen wollen, bis 165 dB. Da der Messbereich von 20 bis eta 100 Hz geht, kommen wir da nur mit einem 4th Order Hochpass in Butterworth Charakteristik hin. Wir haben die Tabellen durch rechnen lassen und nur so kommen wir auf eine akzeptable Genauigkeit. Gibts da nicht ein paar Tricks? Irgendwie muss man ja draufkommen welche Bauteilwerte man für welchen Filter braucht? Und bei Filterpro kann ich zwar die E Reihe vorgeben, nicht aber ob sehr große Widerstände ( > 1MOhm) verwendet werden, oder? Danke und lg, Dominik
Der Gleichanteil ist der Offset des Sensors, also eine echte Gleichspannung, die wird zwar ein wenig Temperaturdrift haben, aber der ist im mHz-Bereich. Der HP kann also auch durchaus bei 0,1Hz angesetzt werden. Dann ist die Knickfrequenz weit genug von euren 20Hz weg. Ist der Drucksensor überhaupt ausreichend linear? Vermutlich wird der mehr ausmachen. Du solltest dir auch über einen Tiefpass Gedanken machen. In Filterpro, zumindest mit der Version, mit der ich zuletzt gearbeitet habe, kann man sehr wohl einen R vorgeben. zu dem werden dann passend die anderen Bauteile berechnet. Die E-Reihe gibt nicht die Dekade vor. Die ergibt sich aus den Vorgaben. Die Cs solltest du einfach mal im uF Bereich ansetzen. Der Rest wird dann passend hinkommen. Beachte aber immer deine Quellenimpedanz.
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Danke vielmals! Habs hinbekommen! Bitte schau dir den Schaltplan jetzt an, krieg ich dein ok? Der Frequenzgang passt super :) Und wenn ich den jetzt Single supply haben will, brauch ich statt GND nur VCC/2 hinlegen? Verringert sich dann nicht mein Aussteuerbereich? Der ADC kann max. 2,5V verarbeiten....meine VCC ist 5 Volt und mit dem rail-to-Rail OpAmp müsste sich das doch ausgehen...hoff ich. 1000 Dank! lg, und schönen Abend noch, Dominik
Poste mal die Gesamtschaltung und überlege dir, was du machen willst. Muss es Sallen Key sein? Eventuell ist ein invertierender Verstärker besser? Dein Sensor benötigt keine Spannungsversorgung? Wie ist das Ausgangssignal definiert? Ein Tiefpass vorm ADC ist Pflicht! Was für einen ADC verwendest du? Was für eine Auflösung hat der? was ist der Eingangsspannungsbereich? Wird wirklich ein Hochpass benötigt oder kann man den DC-Anteil digital entfernen? Muss die Spannung für den ADC angepasst werden? Eventuell einen einfachen Ina, z.B. INA126 verwenden? Man muss die Gesamtkette betrachten. Das mittlere Glied allein sagt nicht viel aus.
Ja, der Sensor braucht 5 Volt und spuckt bei 1 Bar Luftdruck ca. 4 Volt DC aus und wir wollen die kleinen Druckschwankungen messen und so auf die Lautstärke rückschließen. Nach dem Sensor wird das Signal hochpassgefiltert und um 20dB verstärkt. Reicht ein einfacher, passiver Tiefpass vorm ADC? Muss ich da sonst noch irgendetwas berücksichtigen? Der ADC ist der Standard ADC12 vom TI MSP430, der aber mit 256-fachem Oversampling betrieben werden soll, damit wir die nötige Auflösung erzielen. Der ADC kann ned mehr als 2,5V am Eingang ab, was ich so mitbekommen hab. Hast ein paar Tips zum tiefpass vorm ADC? lg, Dominik
Dominik, erkläre erst mal ganz genau, was du machen möchtest. Es gibt noch andere Möglichkeiten den Offset wegzubekommen. Hochpaßfilter haben auch ein paar unangennehme Eigenschaften, weswegen man oft noch einen Tiefpaß zuschaltet. Auch ist oft die hohe Filterordnung überflüssig. Kai Klaas
>Ja, der Sensor braucht 5 Volt und spuckt bei 1 Bar Luftdruck ca. 4 Volt >DC aus und wir wollen die kleinen Druckschwankungen messen und so auf >die Lautstärke rückschließen. Warum nimmst du dafür kein Mikrofon?? Kai Klaas
Und pack mal ein paar Datenblätter dazu. Drucksensoren sind teilweise recht träge. Dazu sind in denen oft nur Dehnmessstreifen drin, die einen Impedanzwandler verraussetzen. Für eure Anwendung wird vermutlich ein Kondensatormikrofon oder ein Piezzo-Drucksensor besser geeignet sein. Differenzdrucksensoren haben ebenso fast keinen Offset. Als nächstes bestimme, welche Auflösung benötigt wird. Was für eine Auflösung hat der ADC? Beim MSP430 gibts verschiedene. Ich gehe davon aus, dass man mit 10..12Bit netto schon glücklich sein kann. Damit Oversampling etc. etwas bringt, müssen die äusseren Bedingungen stimmen. Im Handbuch vom MSP430 ist besitmmt ein Beispiel dabi, welche Filter und Treiber vor den ADC müssen
Ich möchte den Gleichanteil vom Sensor dauerhaft und verlässlich loswerden, und weil sich der Luftdruck ständig ändert (wenn auch nur langsam) so habe ich den Hochpass als einfachste und auch "beste" Lösung für mein Problem empfunden. Weiters soll das Messignal auch gleich um den Faktor 10 verstärkt werden, da der ADC sonst mit Spannungen im Bereich von 10µV kämpfen müsste. Mit der Verstärkung 10 tut er sich sicher leichter und mein Messsignal bleibt in einer angenehmen Größe. Sobald der ADC dann das Signal gewandelt hat, soll eine FFT am µController erfolgen. Da es sich um Einzelmessungen handelt, habe ich genug Zeit, das Signal digital zu verarbeiten. Ich hoffe du kannst mir etwas folgen :) lg
Mikrofon scheidet aus, da diese extremen Belastungen bei 165dB kein mir bekanntes Mikrofon mitmacht. Der Drucksensor den wir verwenden, nimmt auch der Marktführer im Bereich Schalldruckmessung, also kann er nicht so verkehrt sein. Erste Test absolvierte der Sensor bei mir ganz gut :) Es ist ein Freescale MPXA6115.
Ähm, Singalamplitude von 10uV um Faktor 10 verstärken. Das wird schonmal nichts. Rechne mal nach, welche Auflösung der ADC benötigen würde. 16Bit Auflösung sind bei einem SNR von 87dB und zusätlzichen Bauteilen vielleicht 12Bit netto! Der nächste Punkt ist, dass dein Verstärker nicht funktionieren wird, da dessen Eingangsimpedanz zu klein ist. Ein HP im Signalweg ist immer eklig, so etwas vermeidet man so weit wie nur möglich. Bei einer so geringen Ausgangsspannung hat der Sensor doch bestimmt einen differenziellen Ausgang? Einfach mit beiden Ausgängen auf einen Instrumentenverstärker. Dessen Referenz auf U_ADC/2 legen und gut. Du hast immer noch nicht eine vollständige Schaltung noch die genauen Bauteile bzw. Datenblätter gepostet. /EDIT: Aja, jetzt hast du mal den Sensor gepostet. Ich würde immer noch einen einfachen INA verwenden. Verstärkung von 10 sollte OK sein. den DC-Anteil kann man über Spannugnsteiler und nachgeschaltetem Impedanzwandler am Ref-Pin des INAs schön einstellen. Damit ist auch die Pegelanpassung für den ADC erledigt. Lad dir LTSpice von Linear runter und spiele damit ein wenig rum. Damit lässt sich schon viel abschätzen. 100Hz sollten mit dem Teil möglich sein. So ab 300Hz wird es aber vermutlich schon eng. Ausser ein paar Bass-Lautsprechern wird man damit aber nicht viel messen können, von der Kalibrierfrage mal ganz abgesehen. Mit Hochtönern lassen sich deutlich Energien umsetzen ;)
Der Schaltplan der vollständigen Schaltung wird gerade gezeichnet, den gibts leider noch nicht. Kann nur das anbieten: Drucksensor -> Verstärker & HP (bzw TP) -> ADC -> µC -> LCD Hier alles zum Drucksensor: http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=MPXA6115A Hier das Datenblatt unseres OpAmps LT1677: http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/70515/LINER/LT1677.html Leider hat der Drucksensor keinen Differentiellen Ausgang... aber hier im PDF AN1100 steht was Interessantes für uns: http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?attempt=0&showCustomCollateral=false&RELEVANCE=true&fromTrng=false&fpsp=1&showAllCategories=false&fromMobile=false&code=MPXA6115A&isResult=false&isFromFlex=false&isTree=false&fromASP=false&ProdMetaId=PID/DC/MPXA6115A&isAdvanceSearch=false&getTree=false&svi=62.218.221.187.1291067692206286&fromPSP=true&SelectedAsset=Documentation&iteration=1&&assetLocked=false&leftNavCode=1&assetLockedForNavigation=true&fromCust=false&getFilter=false&componentId=2&fromDAP=false&fromWebPages=false&tab=Documentation_Tab&getResult=false&isComparison=false&Documentation=Documentation/11010KscRcb``Application%20Notes&; Ich hoff der Link geht...
Also, falls du einen Schallpegelmesser bauen willst, würde ich den Offset mit einem simplen Servo eliminieren, das Signal danach ausreichend stark verstärken und dann beispielsweise spitzenweggleichrichten. Erst dann würde ich damit auf den ADC gehen. Kai Klaas
Dominik schrieb: > Danke vielmals! Habs hinbekommen! > Bitte schau dir den Schaltplan jetzt an, krieg ich dein ok? Beantworte vorher die Frage: Welche Kondensatoren willst du für die 22uF-Cs nehmen? > da der ADC sonst mit Spannungen im Bereich von 10µV kämpfen müsste. Du hast offenbar eine sportliche Aufgabe ausgewählt. Im Großen&Ganzen sehe ich einen ziemlich unbefangenen Umgang mit Zehnerpotenzen (µV, MOhm, uF) --> du wirst bei der Realisierung dieser Aufgabe einiges zum Thema "Praxis vs. Theorie" lernen. Viel Spass dabei.. ;-)
Einen Offset kann man doch auch mit einer Messbrücke und einem Differenzverstärker eliminieren. Wenn man die Spannungsbereiche anpasst, könnte das doch funktionieren.
Hi! ich werde Keramik Cs verwenden, wieso? Ich wollte ja Folien, aber die gibts nicht so groß in SMD. Ja, ich werd mich mit der Messbrücke / DiffAmp auseinandersetzen. @ Lothar Miller: Ja, was soll ich machen, irgendwie muss ich ja mal anfangen :)
Dominik schrieb: > ich werde Keramik Cs verwenden, wieso? Welches Material? Hast du dir schon mal angesehen, wie sich die hochkapazitiven Keramik-Cs unter Spannungseinfluss und bei Temperaturschwankungen verhalten? Z.B. auf http://de.wikipedia.org/wiki/Keramikkondensator#Klasse-2-Keramikkondensatoren Und mit welchen Toleranzen diese Kondensatoren üblicherweise verkauft werden?
Mit 10% Toleranz kommen meine. Viel Genauer wirds wohl ned gehen, oder? Was soll ich deiner Meinung nach sonst verwenden?
Dominik schrieb: > Mit 10% Toleranz kommen meine. Und das ist nur die Grundabweichung vom aufgedrucken Wert. Dazu kommt dann noch die Temperaturabweichung und die Kapazitätsreduzierung bei höherer Spannung, z.B. bei >>> Y5V (−30/+85 °C, ΔC/C0 = +22/−82 %) Und jetzt kommt die Frage: kommt deine Schaltung damit klar? Passt dann deine Filterfrequenz noch? > Viel Genauer wirds wohl ned gehen, oder? Nicht in dieser (Kerko-)Liga.
Was hab ich denn für andere Möglichkeiten? Was wäre denn ein Dielektrikum dass extrem gut ist? Ist ein Folienkondensator bei solchen Anwendungen generell vorzuziehen?
Hast du dir den Link zu Wikipedia nicht wenigstens mal angeschaut? Wenn es keine Klasse-2 und Klasse-3 Kondensatoren sein sollen, was bleibt da noch übrig?
1 | Damit ist mit den Klasse-1-Keramikkondensatoren mit definiertem |
2 | Temperaturkoeffizienten eine angepasste Temperaturkompensation von |
3 | Kreisen mit hohen Anforderungen an Frequenzgenauigkeit, z. B. in Filtern, |
4 | Schwingkreisen bzw. Oszillatoren oder Spannungs-Frequenz-Wandlern möglich. |
Findest du in diesem Textausschnitt deine Anwendung wieder? Blöd nur, dass da noch was anderes steht:
1 | Klasse-1-Keramiken haben eine feldstärkeunabhängige aber verhältnismäßig |
2 | kleine relative Dielektrizitätskonstante (6 bis 200). Deshalb haben daraus |
3 | gefertigte Kondensatoren auch nur relativ kleine Kapazitätswerte. |
D.h. du wirst keinen Klasse-1 Kerko mit 22uF finden. Folgerungen: 1. die Kondensatorwerte müssen kleiner werden 2. sieh dir auch mal die Datenblätter von Folien-Cs an
So, die FoKos sind sehr Temperaturstabil, haben eine hohe Güte und wenige Verluste. Wenn ich einen finde, den ich Größenmässig auf meiner Platine unterbringe, dann spricht doch nichts gegen FoKos, oder?
@ Robert O.: Sie müssen mich mit jemandem verwechseln? Ich werde mich nochmals genau mit dem Thema Kondensatoren auseinandersetzen. Falls noch Fragen auftauchen, so poste ich sie hier :) Wessen Beitrag wurde da gelöscht?
Dominik, noch mal, willst du einen Schallpegelmesser bauen? Kai Klaas
Einen Schalldruckmesser! mit einem Messbereich von 120 bis 165 dB. lg Dominik
Wenn so zusammengebauter Murks nachher als Messtechnik bezeichnet wird, schönen Dank... Das ist ja das Kalibriersiegel nicht wert.
>Einen Schalldruckmesser! Spitzenschalldruckmessung von Musik, etwa Sound im Auto? Oder Schallddruckmessung bei Sinusanregung? Oder planst du ein Remake von Dalli-Dalli?? >mit einem Messbereich von 120 bis 165 dB. Sind 45dB Dynamik, klingt vernünftig. Da würde sich ein Peak-Detektor durchaus anbieten. >Ja, ich werd mich mit der Messbrücke / DiffAmp auseinandersetzen. Du hast nichts für einen echten Diff-Verstärker, da du ja nur ein unsymmetrisches Meßsignal hast. Es sei denn du kombinierst ihn mit einem Servo. Einen konstanten Offset abziehen ist keine gute Idee wegen der normalen Luftdruckschwankungen. Du mußt den Offset schon aus dem Signal selbst gewinnen, eben mit einem Servo. Kai Klaas
Es schaut so aus: Ich messe Sinustöne im Auto, keine Musik! Mein Sensor ist mitunter der genaueste von freescale. Er ist kalibriert und temperaturkompensiert und hat einen maximalen Fehler von 1,5%. Leider hat er nur einen absoluten Ausgang, keinen differentiellen und ich habe auch keinen so genauen Sensor mit Messbereich bis 115kPa gefunden, der einen differentiellen Ausgang hat. Ich benötige Eine Auflösung von 0,1dB, das heißt zwischen 120 und 120,1 dB spuckt der Sensor nur einen Spannungs-Differenz von 10µV aus. Mein ADC muss das aber checken! Bitte erzähl mir etwas über diesen Servo, ich kenne das nicht? Wo findet man Infos drüber? Es scheint als wäre dies neben dem HP die einzige Möglichkeit für mich. Danke! lg, Dominik
Im Bild rechts unten ist ein DC-Servo gezeichnet: http://img5.imageshack.us/i/buffered3875.png/ Es gibt aber noch unzählige andere Varianten von DC-Servos. Je nach verwendetem OPamp kann es vielleicht doch sinnvoll sein, erst mal 4V konstant vom Signal abzuziehen und den Rest mit einem Servo auszuregeln. Kai Klaas
Danke für das Bild! Wie ist die offizielle Bezeichnung für DC Servo? Ich finde nichts passendes im Netz dazu? Der Rl (RL) ist der Ausgang, oder? lg, Dominik
>Ich benötige Eine Auflösung von 0,1dB, das heißt zwischen 120 und 120,1 >dB spuckt der Sensor nur einen Spannungs-Differenz von 10µV aus. Für eine Dynamik von 45dB und eine Auflösung von 0,1dB brauchst du 14bit Genauigkeit! Ich würde es deshalb zweistufig machen, also den Bereich zwischen 120dB und 165dB in zwei Bereiche aufteilen und unterschiedlich stark verstärken. Dann auf zwei Peak-Detektoren gehen und schließlich in zwei ADC-Eingangskanäle. Wenn das nicht reicht, mehr als zwei Bereiche wählen. >Wie ist die offizielle Bezeichnung für DC Servo? DC Servo! Hier hat es noch mehr DC Servos: http://www.jensen-transformers.com/apps_sc.html Kai Klaas
Einstufig wird das deiner Meinung nach nichts? Das wäre mir nämlich schon recht wenn das Einstufig möglich wäre. Als ADC hab ich einen 12 Bit ADC den ich auf 16 Bit oversample. Am µC soll dann eine FFT ablaufen, nach der Messung, deshalb glaube ich, dass ich keine Peak Detektoren brauche, oder? lg
Dominik schrieb: > Einen Schalldruckmesser! > mit einem Messbereich von 120 bis 165 dB. Der größte zu messende Schalldruckpegel ist 165dB, das entspricht einem Schalldruck von etwa 3,6kPa. Der Sensor fängt aber erst bei 15kPa an zu messen. Habe ich mich jetzt irgendwo verrechnet?
Der Luftdruck selber beträgt ca. 100kPa. Wir messen nur die Schwankung vom Luftdruck infolge der Schallwellen ;D Der maximal Mögliche Schalldruck ist rein theoretisch der, wo sich Luftdruck und Schalldruck am Minimum aufheben, glaub ich jetzt. lg
> Der Luftdruck selber beträgt ca. 100kPa. Wir messen nur die Schwankung > vom Luftdruck infolge der Schallwellen ;D Ja klar, den statischen Luftdruck habe ich bei meiner Überlegung natürlich unterschlagen ;-) Danke für den Hinweis :)
>Als ADC hab ich einen 12 Bit ADC den ich auf 16 Bit oversample. Mit Oversampling erhöhst du nur die Auflösung, aber nicht die Genauigkeit, da sich an der Genauigkeit der Schaltschwellen des 12bit-Wandlers ja nichts ändert! Du brauchst übrigens nicht 14bit-Auflsöung, sondern 14bit-Genauigkeit, was normalerweise die Verwendung eines 16bit- oder gar 18bit-Wandlers erfordert. >Am µC soll dann eine FFT ablaufen, nach der Messung, deshalb glaube ich, >dass ich keine Peak Detektoren brauche, oder? Puh, warum so aufwendig? Du solltest nicht vergessen, daß du letztlich eine Lärmmessung machst. Nach welcher Norm willst du denn messen? Eventuell mußt du noch frequenzmäßig gewichten und diverse Zeitkonstanten beachten. Kai Klaas
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