Hallo, ich habe ein kleines Amperemeter gebaut, das Ströme im Bereich von 0.0..9.9mA messen kann und über vier Nixies (zwei numerische, und zwei Sonderzeichen-Typen) anzeigt. Über einen 5R Shunt wird der low-side-Spannungsabfall mit einem OP07 verstärkt und dann von einem ADC erfasst, der von einem PIC abgefragt wird. Vorher hatte ich den LM358 benutzt, aber die Offset-Spannung war zu hoch und sorgte für zu große Fehler, daher habe ich jetzt den OP07 genommen. Aber: Der angezeigte Stromwert "rauscht" um Werte im Bereich +- 0.2mA, und das ist viel zu viel. Messungen mit meinem Multimeter am Eingang des ADC zeigten, dass die Spannung dort rauscht. Selbst wenn ich den Stromeingang mit einer Drahtbrücke kurzschließe, wird manchmal auch 0.1mA angezeigt. irgendwas schwingt da. Aber was, warum, und wie kann ich es verhindern? Abblockkondensatoren benutze ich ja, und auch die Hochspannungsversorgung (SMPS) für die Nixies kann es nicht sein, da das Rauschen auch auftritt, wenn ich die Spannungsversorgung der Nixies deaktiviere. Gibt es Ideen? Dank im Voraus, ich bin hinreichend verwirrt. Beste Grüße Jens
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Es kann der µC, der 7660 (beides Digitalschaltungen) einstreuen.Dann würde ich die Rückkopplung niederohmiger machen - Faktor 10 sollte kein Problem sein, was kapazitive Einstreuungen vermindern sollte. Und dann den Frequenzgang auf ein sinnvolles Maß beschränken - als RC-Tiefpaß vor den ADC. Ansonsten können noch viele Urachen wirken - z.B. miserable Leiterbahnführung.
Hallo, also der OP07 hat negative Versorgungsspannung, wie man dem Schaltplan doch entnehmen kann. Als Tiefpass vor dem ADC, was schalte ich für einen Kondensator davor? So 10p oder größer? Das Seltsame ist, dass die Schaltung gut mit dem LM358 funktionierte (nur ungenau), aber seit dem OP07 schwingt sie irgendwie. Ist wohl OP07-spezifisch. Gruß Jens
Evetuell hast du eine ungeschickte Masseführung, sodass der Strom des PIC reinspuckt. Zieh den mal raus und messe den verstärkten Strom dann. Layout?
Jens G. schrieb: > RC-Tiefpaß vor den ADC Fange damit an. Jens schrieb: > So 10p oder größer? nF Bereich.
Mach mal einen Kondensator ca.1nF vom OPAmp-Ausgang zum invertierenden Eingang.
For best performance, use printed circuit boards. Wirewrap boards are not recommended. Board layout should ensure that digital and analog signal lines are separated from each other. Do not run analog and digital (especially clock) lines parallel to one another, or digital lines underneath the ADC package.
Also ich habe das per Hand auf einer Punktraster-Platine aufgebaut, daher könnte es durchaus "Layout"-bedingt sein, nur seltsam, dass es vorher mit dem LM358 nicht auftrat. Ich habe einen 10n parallel zum ADC-Eingang geschaltet, und das hat nichts verbessert. Werde nun einmal den 1nF vom OP07-Ausgang zum invertierenden Eingang schalten. Gruß Jens
Jens schrieb: > Ich habe einen 10n parallel zum ADC-Eingang geschaltet, und das hat > nichts verbessert. Da gehört aber noch ein Serienwiderstand dazu vom Ausgang des OPV! Nur ein C bringt da garnichts.
Das muss auch auf einem Lochrasteraufbau sauber funktionieren. Das wichtigste zur Masseführung: 1. Alle digitalen Massen zusammenführen. 2. Getrennt davon alle analogen Massen zusammenführen. 3. Beide Massen dann nur an EINER Stelle zusammenfüren.
mhh schrieb: > Da gehört aber noch ein Serienwiderstand dazu vom Ausgang des OPV! > Nur ein C bringt da garnichts. OK, welchen nehme ich da? Zum Thema Masseführung: Ja, das habe ich sicherlich nicht beachtet... Ach mensch, ich hoffe ich muss das jetzt nicht neu aufbauen. jens
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Also da scheint es wirklich munter vor sich hin zu schwingen, siehe Anhang. Leider konnte ich das nur abfotografieren weil mein Oszi meinen USB-Stick nicht mag :-/ Also ich habe den 1nF vom Ausgang zum nichtinvertierenden-Eingang geschaltet, sowie einen 10nF parallel zum ADC-Eingang. Welchen Widerstand nehme ich denn für den Tiefpass? Die Schwingungsfrequenz ist in der Größenordnung von 30-50 kHz, aber ich möchte ja Gleichsstrom messen, und das mache ich sehr sehr langsam (nur ca. 100x pro Sekunde). Also dimensioniere ich meinen Tiefpass vielleicht auf 1kHz, wären dann R = ca. 15kOhm. Ergibt das Sinn? Gruß Jens
Also mit einem 22k-10nF-Tiefpass vor dem Eingang läuft es wie ne 1. Es gibt auf dem Oszi zwar noch ein paar Schwingungen, aber die sind sehr vereinzelt, aber der Messwert ist wirklich stabil in einer Nachkommastelle :-) Warum meinst du, ich sollte ihn wieder rausnehmen? Hat das gerade nicht das Problem gelöst? Gruß Jens
da musste jetzt ein wenig experimentieren, ich kenne dein Layout ja nicht und tappe also im Dunkeln. Da ist Empirik gefragt.
Also ich habe den 1nF testweise rausgenommen, und die Schaltung läuft immer noch stabil. Ich denke so geht es dann doch ganz gut. Gruß Jens
Dann tue den 1nF mal wieder rein und den 10nF dafür raus und berichte über das Ergebnis. Jeder der beiden müsste ungefähr das gleiche bewirken, aber man tappt halt im Dunkeln - aus der Ferne.
Der Kondensator in der Rückkopplung gehört in den invertierenden Kanal. Den sollte man auch besser drin lassen. Wie sauber ist denn die Versorgungsspannung ? Der ICL7660 erzeugt gerne mal Störungen - sowohl auf der Versorgung, als auch Kapazitiv über den Elko für die Ladungspumpe. Ein kritischer Punkt ist z.B. der GND-Anschluß von R9, der sollte wirklich zum Shunt gehen, und sich die Leitung mit nichts anderem Teilen. Ein Kondensator am Ausgang des OPs nach Massen, ohne Widerstand davor führt oft zum Schwingen.
ulrich schrieb: > Der Kondensator in der Rückkopplung gehört in den invertierenden Kanal. > Den sollte man auch besser drin lassen. Was macht denn der eigentlich? Den Tiefpass am Ausgang kann ich mir ja praktisch vorstellen, aber was koppelt denn der andere Kondensator da rück? ulrich schrieb: > Wie sauber ist denn die Versorgungsspannung ? Der ICL7660 erzeugt gerne > mal Störungen - sowohl auf der Versorgung, als auch Kapazitiv über den > Elko für die Ladungspumpe. Die Versorgungsspannung ist in Ordnung, keine zu starken Schwingungen erkennbar. Gruß Jens
Er koppelt vorrangig höhere Frequenzen verstärkt zurück - damit kleinere Verstärkung für irgendwie in die OPV-Eingänge eingekoppelte Störfrequenzen.
Oh, das ergibt Sinn. Naja, aber wegen des Tiefpasses kommen doch da jetzt sowieso keine hohen Frequenzen an. Gruß Jens
>Oh, das ergibt Sinn. Naja, aber wegen des Tiefpasses kommen doch da >jetzt sowieso keine hohen Frequenzen an. Du hast zwar die hochfrequenten Störungen vor dem ADC weggefiltert, sie stehen am Ausgang des OP07 aber immer noch an, was dich beunruhigen sollte. Ein langsamer OPamp wie der OP07, der hf-mäßig derart überfahren wird, kann immer noch eine Menge Unfug anstellen und deine Meßergebnisse spürbar verfälschen. Gerne wird die HF an internen pn-Übergängen demoduliert und der OPamp rächt sich mit merkwürdigen und unerklärlichen Offsetspannungen, die deine Messungen völlig verfälschen können. Auch wenn die Sache im Moment für dich gut auszusehen scheint, kann morgen schon alles ganz anders sein!
Na gut, dann kommt der 1nF eben wieder rein, aber dann sagen mir wieder andere (s.o.), dass das damit schlechter funktionieren soll, weil der Tiefpass dann anscheinend die Rückkopplung kaputt macht. Ich bin verwirrt: was denn nun? Gruß Jens
1. Rueckkopplung deutlichg niederohiger machen 2. C zwischen Ausgang und -Eingang fuer Tiefpassverhalten.
>Ich bin verwirrt: was denn nun? Erst mal solltest du von deiner Schaltung etwas lernen, daß du eine gemischt analog digitale Schaltung hast und offenbar der Masseführung keine ausreichende Bedeutung beigemessen hast. Das war dein Hauptfehler. Hättest du wenigstens eine richtige Platine, mit einer durchgehenden Massefläche verwendet, dann hättest du zumindest die Auswirkungen der falschen Masseführung verringern können. Dein zweiter Fehler war, daß in der Beschaltung des OP07 keinerlei Bandbreitenbegrenzung vorhanden ist, weder am Eingang, noch in der Gegenkopplung. Auch die Versorgungsspannungen des OP07 sind nicht ausreichend entkoppelt: Pin 7 liegt direkt an der digitalen Speisung mit all seinen fiesen Störungen und Pin 4 liegt direkt an einer Ladungspumpe, die auch ordentliche Dämpfe erzeugt. Außerdem ist die Gegenkopplung des OP07 viel zu hochohmig. Wie die Messeführung besser angestellt werden soll, ist schon beschrieben worden, auch wie man die Gegenkopplung niederohmiger macht. Du könntest in die Versorgungsleitungen des OP07 noch kleine Tiefpässe aus 100R und 10µF einfügen. Wenn dann immer noch HF-Reste am Ausgang vorhanden sind, solltest du noch am Eingang ein Tiefpaßfilter vorsehen, obwohl die Schaltung dort eigentlich schon ausreichend niederohmig ist: 2k2 und 100n sollten reichen. Das RC-Filter am Eingang des ADC ist ok, das empfiehlt ja schon das Datenblatt selbst. Wenn dann immer noch HF-Reste vorhanden sind, solltest du den Analogteil gegen den Digitalteil abschirmen. Insbesondere der Trimmer R7 könnte hier einiges einfangen. Deswegen ja auch der Rat, die Gegenkopplung deutlich niederohmiger zu machen, weil das "Einfangen" dann auch deutlich vermindert ist.
Mit dem Kondensator parallel darf die Rückkopplung auch so hochohmig sein. Nur Hochohmig und kein Kondensator geht nicht gut. Am OP sollten schon keine HF Störungen zu sehen sein. Normal sollte man dsa auch hin bekommen, selbst auf einem Steckbrett, denn der OP07 ist eher langsam. Der Tiefpass dahinter ist mehr Kosmetik und damit Störungen vom AD Wandler nicht zum OP zurückwirken.
>Mit dem Kondensator parallel darf die Rückkopplung auch so hochohmig >sein. Nur Hochohmig und kein Kondensator geht nicht gut. Er soll ja möglichst auch keinen Brumm einfangen. Von daher ist die Gegenkopplung eindeutig zu hochohmig. >Am OP sollten schon keine HF Störungen zu sehen sein. Normal sollte man >dsa auch hin bekommen, selbst auf einem Steckbrett, denn der OP07 ist >eher langsam. Er kann immerhin rund 1MHz. Und die von Jens beobachteten Störungen waren im Bereich von rund 30kHz, plus Harmonischer.
*** ABBLOCK-Cs vergessen!?!?! *** ohne jetzt den ganzen thread gelesen zu haben: das klingt ganz stark so, als hättest du die abblock-kondensatoren vergessen: bei OpAmps sollte man tunlichst zwei keramische Cs von ca. 100nF direkt an die beiden anschlüsse für die positive und negative versorgungsspannung gegen masse anbringen. sonst schwingt so ein OP auch mal gerne munter vor sich hin!
Naja - direkt vergessen hat er den lt. Schaltplan nicht, aber nur zw. + und - , nicht nach Masse.
Jens G. schrieb: > Naja - direkt vergessen hat er den lt. Schaltplan nicht, aber nur zw. + > und - , nicht nach Masse. ...damit wechselstromartige Störungen an einer der Versorgungsleitungen auch garantiert auf die andere Versorgungsleitung übertragen werden!
>...damit wechselstromartige Störungen an einer der Versorgungsleitungen >auch garantiert auf die andere Versorgungsleitung übertragen werden! Was nicht schlimm ist, sofern wenigstens auf einer Seite ein Cap nach Masse geht. Diese Caps über den Versorgungsspannungsanschlüssen von OPamps waren in den 80igern übrigens "große Mode". Man sprach ihnen die abenteuerlichsten Vorteile zu...
Jens, was 'Herr' ? Elena ;-) schreibt darfst du ganz ernst nehmen ! Bessere Antworten kannst du wohl kaum bekommen !
Elena schrieb: > Was nicht schlimm ist, sofern wenigstens auf einer Seite ein Cap nach > Masse geht. ...aber daran denken, dass die Cs möglichst nah an den Anschlussbeinchen für die Versorgungsspannung liegen müssen!
Hallo an alle, ich danke für die Vielzahl an Antworten, ich habe noch ein paar Rückmeldungen / Rückfragen. Die Schaltung läuft jetzt stabil mit meinem Bastel-Layout, daher werde ich das erstmal so lassen, aber der Kondensator in der Gegenkopplung kommt noch rein nach meiner nächsten Bauteile-Bestellung. Ich habe eine zweite Schaltung gebaut mit Strom- und Spannungsmessung, und da war auch alles verrauscht (absichtlich. Ich wollte gucken, wie ich das möglichst gut wegbekomme), und nachdem ich überall nahe an den ICs 100nF Abblocker eingebaut habe (beim OPV auch + und - separat mit 100nF nach GND, danke für den Tip!), und den Tiefpass vor den Strom-ADC geschaltet habe, war es so gut wie weg. Ein 10nF vor dem Spannungs-ADC hat dann mit dem Spannungsteiler sein Übriges getan, und die Schaltung läuft stabil. Massentrennung habe ich nicht beachtet, da ich die Stromversorgung schon verdrahtet hatte, als der Thread hier begann. Aber ich kann das aus meiner Erfahrung als nicht zu kritisch bewerten (es ist bei mir zumindest nicht der dominierende Effekt), aber in Zukunft werde ich GND und AGND separat verschalten. Aber ich habe noch eine Frage zur hochohmigen Rückkopplung: Warum soll die zu hochohmig sein (in den Beispielen zum OPV im Wiki sind die R auch in der Größenordnung 100K), und (viel wichtiger) warum fangen gerade diese hohen Widerstandswerte den Brumm ein? Hoffe ich bekomm nochmal so gute Erklärungen. Danke schonmal im Voraus! Beste Grüße Jens
>Massentrennung habe ich nicht beachtet, da ich die Stromversorgung schon >verdrahtet hatte, als der Thread hier begann. Aber ich kann das aus >meiner Erfahrung als nicht zu kritisch bewerten (es ist bei mir >zumindest nicht der dominierende Effekt), aber in Zukunft werde ich GND >und AGND separat verschalten. Man kann der Masseführung garnicht zu große Bedeutung beimessen, weil sie in einer gemischt analog digitalen Schaltung so gut wie alles entscheidet! Was hättest du denn gemacht, wenn der ADC ein passives Tiefpaßfilter nicht zugelassen hätte, sondern besonders niedrohmig hätte getrieben werden müssen?? Da hättest du das Rauschen nicht mehr wegbekommen! Außerdem können durch falsche Masseführung noch ganz andere Störungen entstehen, die sich nicht mehr mit einem einfachen Filter beheben lassen. Also unterschätze nicht die Bedeutung einer korrekten Masseführung in einer solchen Schaltung. Das nächste Mal hast du nicht so viel Glück und mußt von vorne anfangen... >Aber ich habe noch eine Frage zur hochohmigen Rückkopplung: Warum soll >die zu hochohmig sein (in den Beispielen zum OPV im Wiki sind die R auch >in der Größenordnung 100K), und (viel wichtiger) warum fangen gerade >diese hohen Widerstandswerte den Brumm ein? Wenn du in der Nähe deiner Schaltung 230V Leitungen hast oder einen Netztrafo, wird deine Schaltung von elektrischen 50Hz Wechselfelder beaufschlagt. Die Kopplung wird vermittelt durch Streukapazitäten, die mit den Beschaltungswiderständen simple RC-Hochpaßfilter bilden. Am "Eingang" des "Hochpasses" liegt 230V mit 50Hz an und am "Ausgang" sitzt dein Beschaltungswiderstand. Eine simple Rechnung zeigt, daß eine Vergrößerung des Beschaltungswiderstands um den Faktor 10 auch die eingekoppelten Störungen um den Faktor 10 vergrößert! Deswegen werden Profischaltungen, bei denen sehr große Signalstörabstände wichtig sind, so niederohmig wie möglich und so hochohmig wie nötig dimensioniert.
Elena schrieb: > Man kann der Masseführung garnicht zu große Bedeutung beimessen, weil > sie in einer gemischt analog digitalen Schaltung so gut wie alles > entscheidet! Überall, wo verstärkt wird, ist eine saubere Masseführung wichtig. Je höher die Verstärkung, um so wichtiger. Beispiel: zwei Massepunkte seinen bei schlechter Masseführung über lange, dünne Leiterbahnen verbunden, der Spannungsabfall an der Leiterbahn sei vom einen Punkt zum anderen 0,1V. Jetzt könnte man sagen, das ist doch vernachlässigbar. Wenn aber zwischen den beiden Punkten eine Verstärkerschaltung mit dem Faktor 100 aufgebaut ist, wird quasi der Spannungsabfall in der Masseleitung mitverstärkt. Das wären dann theoretisch 10V. Gar nicht gut! Man denkt, Masse wäre überall gleich. Ist sie aber nur, wenn man schaltungstechnisch etwas dafür tut.
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