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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Projekt - universelle analoge Oszilloskop-Vorstufe


Autor: Jürgen Schuhmacher (engineer) Benutzerseite
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Mit Referenz auf diesen Artikel:
Beitrag "FPGA Oszilloskop mit VGA Ausgang"

Möchte ich ein Projekt ins Leben rufen, das zum Ziel hat, eine 
universelle analoge Vorstufe zu bauen, mit der man unter Zuhilfenahme 
eines ADC-Boards ein Messsystem aufbauen kann, dass als Oszilloskop, 
Logic-Analyzer und Spektrum-Analyzer nutzbar ist.

Ich baue in Kürze eine Projektseite und abeite auch schon an einem 
grafischen Konzept. Vorab würde ich gerne wissen, wer daran Interesse 
hat.

Die Rahmenbedingungen in Kürze:

- ein/mehrkanalige Analogplatine zum Kaskadieren
- modulares System, verwendbar auch mit Minderbestückung
- direkt an typische ADC-boards (FPGA-eval boards) anschließbar
- erweiterte Funktionen gegenüber normalen Oszilloskopen
- bidirektionaler Betrieb zwischen ADC-Platine / FPGA
- mehrere VGA-Ausgänge für parallel view

Mehr auf der Projektseite.

Mit der Platine soll es möglich sein, sein FPGA-Eval board effektiv zu 
nutzen und einen kostengünstigen Aufbau zu haben. Zielpreis ca. 100,- 
(t.b.d.)

VHDL für Logic-Analyzer, Oszilloskop, Spektrumanalyzer mit 
mathematischen Auswertungen und einigen trickreichen Zoom und 
Auto-Funktionen wäre gfs. verfügbar.

Zunächst ginge es darum, festzustellen, wer sich beteiligen würde, womit 
und wieviele Kanäle er haben möchte. Wieiviele Platinen das werden, 
müsste man noch sehen. Auch soll auf der Projektseite eine Ideensammlung 
erfolgen.

Autor: Jürgen Schuhmacher (engineer) Benutzerseite
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Ich fange mal selber an. Ich brauche mindestens -

- 2 x 4 Kanäle analog + reserve
- 2 x 16 Kanäle digital (minderbestückt)  0..5V

- beitragen kann ich EAGLE, VHDL, Digitaldesign

Autor: Jürgen Schuhmacher (engineer) Benutzerseite
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Autor: Jochen Fe. (jamesy)
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Ich habe für ein Projekt einer Yahoogroup einmal ein Eingangsteil 
entwickelt mit einer Bandbreite von 100 MHz. Es wird alles kalt 
geschaltet, und eine Begrenzerstufe vor dem ADC ist auch dabei. 
Position, Invert GND sind natürlich vorhanden. 5 mV/Div bis 5V/Div, 50 
Ohm schaltbar am Eingang (bis 100mW).
Eine Temperaturüberwachung des 50 Ohm-Abschlusses hatte ich noch nicht 
vorgesehen, geht aber einfach.
Das ganze wird über SPI gesteuert, inklusive DACs mit den Abglleich- und 
Steuerwerten.
Gibt es als Schaltbild, geroutet habe ich es noch nicht.
In Sachen Verstärkung und Begrenzerschwelle müßte es natürlich noch an 
die Hardware angepaßt werden, das ist aber nur eine 
Dimensionierungssache....

Autor: oha (Gast)
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Vergesst's. Die Anforderungen sind divergent.

Ein Logikanalyzer hat binaere Eingangssignale. Dh mit einem Komparator 
ist man dabei.

Ein Scope hat einen linearen Eingang. Dh die Stufe muss einem dynmischen 
bereich von 256:1 oder so bringen, davor kommt ein einstellbarer 
Verstaerker.

Ein Spektrumanalyzer hat einen logarithmischen Eingang.

Autor: Jürgen Schuhmacher (engineer) Benutzerseite
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Zunächst haben mal alle drei einen Analogeingang. Spektrum ist im 
wesentlichen Processing und Darstellung und selbst die Digi-Eingänge 
brauchen einen Anlogen Puffer und gfs eine Verschiebung. Denken wir mal 
an solchen Dinge wie FSK z.B. und die seriellen Schnittstellen, RSxxx 
und SPI.

Die analoge Vorstufe soll das Signal so konditionieren, dass man ab da 
im FPGA arbeiten kann und nicht wegen Eingangspegelproblemen nicht 
andocken kann.

Ich hätte z.B. schon mal einen 10 MHz-SPI-Adapter gebraucht, Das Oszi 
konnte alles darstellen, aber kein SPI dekodieren und der LA war 
aufgrund der Eingangspegel nicht nutzbar. In einem anderen Fall gab es 
GND Probleme.

Wenn man die mit einer individuellen Vorstufe wegnehmen kann und das 
Signal im FPGA hat, kann man sich auch dranmachen, einen Decoder 
reinzusetzen. Das geht mit einem gekauften LA / OSZi nicht!

Autor: branadic (Gast)
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Hallo Jürgen,

statt großartig an irgendwelchen Planungsdiskussionen teilzunehmen und 
Zeitpläne zu erstellen habe ich mir direkt Gedanken über eine reale 
Umsetzung gemacht. Einen ersten Schaltplan nach Empfehlung des 
Datenblattes des LMH6518 habe ich ja bereits im anderen Thread 
geliefert.
Ich bin aber zu dem Entschluss gekommen, dass mir die Lösung für eine 
universelle Eingangsstufe nicht gefällt, da die Bandbreite bereits durch 
den FET begrenzt wird und so keine Reserve nach oben zulässt, ohne die 
Eingangsstufe noch einmal neu zu entwickeln.
Also habe ich mir unsere bestehende Huckepackplatine aus dem 
Welec-Projekt, die Walter und ich entwickelt haben, geschnappt und deren 
Schaltplan um die fehlenden und hier bereits angeführten Schaltungsteile 
(Eingangsspannungsteiler, 50 Ω-Abschluss 1W/MELF0207, GND-Coupling) 
erweitert.

Statt der im Welec vorhandenen zwei 10:1-Teiler, die für 100:1 in Serie 
geschaltet werden, sind getrennte 100:1 und 10:1-Teiler vorgesehen, das 
gefällt mir irgendwie besser.

Als FET kommt auch hier wieder der NE3508M04 von CEL zum Einsatz. Damit 
ist es auch möglich die 900 MHz des LMH6518 auszureizen. Darüber hinaus 
ist er extrem rauscharm und bietet eine hohe Steilheit, was einen 
zusätzlichen Buffer überflüssig macht, da er die Folgestufe direkt 
treiben kann.

Das 200 MHz-AA-Filter der Huckepackplatine wurde entfernt, man war sich 
ja quasi einig, dass das AA-Filter vor den ADC gehört. Hier wurde ja 
auch der Wunsch geäußert flexibel verschiedene AA-Filter anbinden zu 
können. Stattdessen sind die Vcm-Anschlüsse direkt und die Ausgänge über 
SMA EndLaunch herausgeführt, sodass die freie Wahl an AA-Filern und 
ADC's sowie ggf. notwendige ADC-Buffer besteht.
Als DAC habe ich den LTC2602 (16bit) verbaut, wie er auch im 
Welec-Projekt Verwendung findet.
Ich habe also weitestgehend all das im Schaltplan, was zu einer m.M.n. 
vernünftigen, zugleich aber universellen Eingangsstufe gehört.

Die Einspeisung eines Testsignales für Kalibrierzwecke ist noch nicht 
vorgesehen. Hier besteht noch Klärungsbedarf in welcher Form die 
Testsignale generiert und zur Verfügung gestellt werden.

Die Steuersignale für die Relais werden allesamt über ein 
Schieberegister (4094) mit an die SPI-Schnittstelle gehängt. Damit würde 
eine vollständige Konfigurierung der Eingangsstufe via SPI erfolgen.
Ich muss noch ein paar Kleinigkeiten einpflegen, dann könnte ich den 
Schaltplan zur Verfügung stellen.

branadic

Autor: Edi M. (elektromeister)
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Wie im richtigen Projektleben: Ein Projekt wird genauestens geplant und 
wenn die Planung fast abgeschlossen ist, stellt sich heraus, dass ein 
Einzelkämpfer schon mal angefangen hat, alles zu bauen. :-)

Damit bleibt eigentlich nur, die Planung dem Ergebnis anzupassen und 
alles ist gut.

@brandiac: Ich bin gespannt auf Deinen Schaltplan. Würde aber noch 
hinzufügen dass ein AA-Filter in jedem Fall mit auf die Platine gehört, 
sonst muss man ja wieder extra basteln. Wenn ich das Projekt aber 
richtig vor Augen habe, so ist der LMH doch der programmierbare PreAmp - 
gibt es dazu auch einen passenden programmierbaren Filter?

Ich kenne nur solche analog Video-Filter im Bereich 30MHz - 60MHz (AD 
und Skyworks)

Autor: branadic (Gast)
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E. M. schrieb:
> Wie im richtigen Projektleben: Ein Projekt wird genauestens geplant und
> wenn die Planung fast abgeschlossen ist, stellt sich heraus, dass ein
> Einzelkämpfer schon mal angefangen hat, alles zu bauen. :-)

Muss ja nicht gleichbedeutend sein mit: "Meine Lösung ist das was ihr 
geplant habt." oder "Passt eure Planung meiner Lösung an.". Da ich 
selbst aber an einer solchen Stufe Interesse habe und sich die 
Anforderungen bisher weitesgehend mit den hier geäußerten Wünschen 
decken, warum dann nicht andere an meiner Lösung partizipieren lassen?
Mir geht nur eine übermäßige Planung gegen den inneren Schweinehund. In 
der Zeit wo andere planen zeichne ich lieber was zusammen und ändere 
ggf. noch ein wenig ab, das ist für mich ergebnisreicher als 
theoretische Betrachtungsweisen. Schließlich ist das hier kein 
jahrelanges Großprojekt, das intensive Planung erfordert, sondern ein 
überschaubarer Aufwand, der an Bestehendem anknüpft.

E. M. schrieb:
> Würde aber noch
> hinzufügen dass ein AA-Filter in jedem Fall mit auf die Platine gehört,
> sonst muss man ja wieder extra basteln.

Das ist ein wirklich kritischer Punkt. Der Eine möchte nur bis 200 MHz, 
der Nächste bis 350 MHz und der Übernächste möchte die volle Bandbreite 
nutzen. Wenn man nun das AA-Filter bei 900 MHz ansiedelt, dann muss 
spätestens Derjenige der weniger Bandbreite braucht wieder mit dem 
Basteln anfangen und seinem ADC-Board - entscheidend ist hier die 
Samplerate, die Analogbandbreite der ADC's sowie die Frage nach 
Speicheroszi oder Sampleoszi - ein Filter spendieren. Wie man es macht, 
man macht es garantiert verkehrt.
Daher habe ich das Filter entweder auf einer separaten Leiterplatte, mit 
der Möglichkeit zwischen verschiedenen Filterstufen umzuschalten oder 
auf der ADC-Leiterplatte, so nah wie möglich an den ADC's selbst, 
gesehen. Das kommt auch dem Wunsch:

"...mehrere unterschiedlich steile / flache AA-Filter..." nach.

E. M. schrieb:
> gibt es dazu auch einen passenden programmierbaren Filter?

Der LMH6518 hat bereits eine programmierbare Bandbreitenbegrenzung 
enthalten (20, 100, 200, 350, 650, 750 MHz, Full). Jetzt könnte man 
meinen das man auf ein AA-Filter verzichten kann, ich würde das aber 
nicht unbedingt empfehlen, da die Filtersteilheit nicht sonderlich hoch 
ist.

branadic

Autor: M.K. (Gast)
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Dann würde ich aber den Filter gar nicht nutzen und nur mit einem AA 
arbeiten.

Autor: Jochen Fe. (jamesy)
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Der Filter reduziert zusammen mit der Bandbreite auch die Rauschleistung 
auf dem ADC-Eingang, deshalb ist das so interessant.

Autor: oha (Gast)
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Wenn man mal auf 50 Ohm ist, ist das Filter weniger ein Problem. Zum 
einen kann man auf fertige 50 Ohm Filter zurueckgreifen, zum Anderen 
kann man das Filter mit einem Relais schalten

Autor: branadic (Gast)
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M.K. schrieb:
> Dann würde ich aber den Filter gar nicht nutzen und nur mit einem AA
> arbeiten.

Nutzen würde ich den schon und zwar als programmierbare 
Bandbreitenbegrenzung, aber eben nicht als AA-Filter. Vom TDS5104B 
(1GHz, 5GS) her bin ich es gewöhnt zwischen voller Analogbandbreite, 
150MHz und 20MHz umzuschalten.

Anbei mal der aktuelle Stand als Schaltplan.
In meiner Aufzählung vorhin hatte ich ganz vergessen die 
Spannungsversorgung mit zu erwähnen, die muss natürlich auch noch 
konzipiert werden. Dazu muss jedoch final klar sein welche Spannungen 
notwendig sind und wieviel Strom jede Schiene benötigen wird.

Alle Relais sind über ein Schieberegister an SPI gekoppelt. Zusammen mit 
dem DAC und der Schnittstelle für den LMH6518 sind das also 3 
SPI-Schnittstellen.

Nun gibt es zwei Möglichkeiten, entweder man sorgt dafür das die gesamte 
Eingangsstufe über nur eine SPI konfigurierbar ist oder man führt die 
SPI mit 3 CS-Signalen heraus. Aus meiner Sicht wäre erstere Lösung 
eleganter, macht jedoch ein Stück Intelligenz notwendig.
Hier böte es sich an einen kleinen µC (Tiny o.ä.) zu spendieren, der als 
Input SPI und/oder I2C besitzt und ausgangsseitig die drei 
Schnittstellen anspricht.
Oder hat jemand eine noch schönere Lösung parat?

branadic

Autor: Mehmet Kendi (mkmk)
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brandic dürfte ich Dich - falls nicht mit allzuviel Umstaende verbunden 
- bitten Schaltplaende auch in pdf zu veröfflichen?
Ich habe naemlich kein Eagle ...

Autor: karadur (Gast)
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Hallo mkmk

lade dir doch die Dateien von Cadsoft.

Autor: Mehmet Kendi (mkmk)
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karadur schrieb:
> lade dir doch die Dateien von Cadsoft.

Versuche auf meinem Rechner soweit als möglich keine Programme zu 
installieren, die nicht ein absolutes Muss sind.
Eagle habe ich auf VMware ... :) wie schon gesagt "falls nicht mit 
allzuviel Umstaende verbunden"

Autor: branadic (Gast)
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Mehmet Kendi schrieb:
> brandic dürfte ich Dich - falls nicht mit allzuviel Umstaende verbunden
> - bitten Schaltplaende auch in pdf zu veröfflichen?

Sei mir nicht böse, aber ich frage mich ernsthaft wie sich Leute an 
einem Projekt aktiv beteiligen wollen, wenn es schon an der simplen 
Installation eines kostenlosen Programms wie Eagle Light scheitert.
Wenn dir Eagle nicht behagt, soweit ich weiß kann Target auch 
Eagle-Files importieren und sicherlich geht da auch was mit KiCAD?
Schließlich stelle ich die Daten zur Verfügung, damit andere direkte 
Änderungen im Schaltplan vornehmen können. Das zigmalige herumkritzeln 
in Bildern des Schaltplanes und das anschließende Wiedereinpflegen in 
das Schematic halte ich für wenig zielführend.

branadic

Autor: Mehmet Kendi (mkmk)
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Wieso soll ich Dir böse sein. Ich sagte ja "falls nicht mit allzuviel 
Umstaende verbunden". Dein gutes Recht "nein" zu sagen.
Werde ich halt jedesmal VMware starten. Was soll's :)

Autor: karadur (Gast)
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Hallo

@mkmk  entschuldige wenn ich dich nicht verstehe: du hast Eagle, 
möchtest aber die Schematics in PDF.  Wenn branadic sich schon die Mühe 
macht die Pläne ins Netz zu stellen, was er ja nicht muß, ich aber super 
finde.

Sorry, aber etwas Eigeninitiative wäre nicht übel.

Autor: Thomas O. (kosmos)
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Datei->exportieren->Image

Autor: branadic (Gast)
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Thomas O. schrieb:
> Datei->exportieren->Image

Danke Thomas, für diese überaus lehrreiche Aufklärung. Sicherlich ist 
dir aber dieser Beitrag entgangen:

Beitrag "Re: Projekt - universelle analoge Oszilloskop-Vorstufe"

branadic

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Danke fuer das Schema als PNG.
Aeh.. die Dioden ueber die Wicklungen scheinen vergessen worden zu sein.

Autor: Mitleser (Gast)
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branadic schrieb:
> Danke Thomas, für diese überaus lehrreiche Aufklärung. Sicherlich ist
> dir aber dieser Beitrag entgangen:

ich finde es gar nicht so schlecht als PNG. Zumindest kann ich so als 
nichtprojektbeteiligter Nichteaglebenutzer auch etwas lernen. Danke.

Autor: branadic (Gast)
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Mega Oschi schrieb:
> Aeh.. die Dioden ueber die Wicklungen scheinen vergessen worden zu sein.

Ja, richtig. Ich hatte zuvor bistabile Relais eingeplant, diese dann 
aber ersetzt und dabei die Dioden vergessen.

branadic

Autor: Ulrich (Gast)
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Es fehlt noch ein Schutz für den Eingang gegen eine versehentlich zu 
hohe Spannung.

Autor: m.n. (Gast)
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Ulrich schrieb:
> Es fehlt noch ein Schutz für den Eingang gegen eine versehentlich zu
> hohe Spannung.

Noch dringender ist wohl der Schutz des FET vor zu hoher Spannung 
source-drain; ich glaube es dürfen max. 4V sein - aber der FET-Typ ist 
schon gut!

Mich würden die Relais-Typen interessieren bezüglich Spannungsfestigkeit 
und Kapazitäten Kontakt-Kontakt und Kontakt-Spule.

Eine Anmerkung - keine Kritik:
Die AC/DC-Umschaltung ist zwar einfach, schützt aber den 50Ohm 
Eingangswiderstand nicht vor einem DC-Anteil. Besser ist ein C gleich am 
Signaleingang - mit all seinen Problemen.

Autor: Jürgen Schuhmacher (engineer) Benutzerseite
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Wie sieht es mit einer Ausgangsschutzbeschaltung aus, bzw für die 
angeschlssene Stufe?

Was mir noch sponan einfällt: Welche manuellen Einstell- und 
Kalibiermöglichkeiten haben wir  sollte  könnte man noch vorsehen?

Von meinem hochgenauen Audio-Equipment her kenne ich das Problem der 
Alterung /Drift. Dort verschlechtert sich z.B. die common mode 
rejection.

Dem wird durch Aufbringen von etwas Lot an OP-Eingängen, das den R 
minimal verändert, begegnet.

Autor: branadic (Gast)
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Ulrich schrieb:
> Es fehlt noch ein Schutz für den Eingang gegen eine versehentlich zu
> hohe Spannung.

m.n. schrieb:
> Noch dringender ist wohl der Schutz des FET vor zu hoher Spannung
> source-drain;

Ich habe noch keine elegante Lösung gefunden, die nicht die Vorteile des 
FET wieder zunichte machen.
Nebenbei bemerkt denke ich auch, wer allen Ernstes mit 100V bei 
kleinster Vertikalablenkung auf sein Messgerät schießt, dem ist nicht zu 
helfen. Man hat im Umgang mit Multimetern einmal gelernt sich dem 
idealen Messbereich von oben nach unten zu nähern und nicht umgekeht.
Wenn aber jemand eine gute Lösung parat hat immer her damit, dafür ist 
es ja schließlich eine Diskussionsrunde.

m.n. schrieb:
> Mich würden die Relais-Typen interessieren bezüglich Spannungsfestigkeit
> und Kapazitäten Kontakt-Kontakt und Kontakt-Spule.

Derzeit habe ich TQ2-SA-4.5V von Panasonic vorgesehen, Signalrelais in 
SMD. Ich hatte einen Moment lang auch mal eine Blick auf 
Meder-Reed-Relais geworfen, bin dann aber wieder davon abgekommen, weil 
sie auch nicht die notwendige Gleichspannung abkönnen.

m.n. schrieb:
> Eine Anmerkung - keine Kritik:
> Die AC/DC-Umschaltung ist zwar einfach, schützt aber den 50Ohm
> Eingangswiderstand nicht vor einem DC-Anteil. Besser ist ein C gleich am
> Signaleingang - mit all seinen Problemen.

Ich kann dir nicht ganz folgen, die AC/DC-Umschaltung erfolgt doch über 
das Photorelais.
Der interne 50Ω-Abschluss direkt am Eingang wird über das Relais 
hinzugeschalten, sodass eine AC/DC-Umschaltung auch bei aktiviertem 
internem Abschluss möglich ist. Die 50Ω gegen DC zu schützen finde ich 
nicht so toll, weil man sich damit automatisch den nutzbaren 
Frequenzbereich nach unten hin begrenzt. Darüber hinaus kann auch in 
einem 50Ω-System der Gleichspannungsanteil interessant sein, finde 
zumindest ich.

Mittlerweile sind die 3 SPI-Schnittstellen zusammengeschaltet, sodass 
die gesamte Eingangsstufe mit einem 48bit breiten Wort konfiguriert 
wird, 8Bit für den 4094, 16Bit für den DAC und 24Bit für den LMH. Über 
Pegelwandler ist dafür Sorge getragen, dass alles 3.3V-Pegel-konform 
ist.

branadic

Autor: branadic (Gast)
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Jürgen Schuhmacher schrieb:
> Wie sieht es mit einer Ausgangsschutzbeschaltung aus, bzw für die
> angeschlssene Stufe?

Der LMH6518 bringt interne Überspannungsschütze mit.

Jürgen Schuhmacher schrieb:
> Was mir noch sponan einfällt: Welche manuellen Einstell- und
> Kalibiermöglichkeiten haben wir  sollte  könnte man noch vorsehen?

Genau, dass hatte ich ja zur Diskussion gestellt, bisher kamen 
diesbezüglich leider noch keine Vorschläge.
Mit einem Testsignal - welcher Form auch immer - könnte die Verstärkung 
des LMH ggf. in 2dB-Schritten nachjustiert werden, aber auch eine 
Skalierung der ADC-Werte vorgenommen werden.
Weiterhin muss auf dem ADC-Board eine Möglichkeit geschaffen werden die 
zur Verfügung gestellte CM-Voltage einstellen zu können. Im Zweifelsfall 
könnte man das aber ebenfalls mit auf dem Board der Eingangsstufe 
vorsehen. Wäre zu diskutieren.

branadic

Autor: ArnoR (Gast)
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Die LED im Optokoppler K1 ist falsch gepolt.

Autor: branadic (Gast)
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ArnoR schrieb:
> Die LED im Optokoppler K1 ist falsch gepolt.

Danke für den Hinweis, da hatte ich vergessen das Bauteil wieder zu 
spiegeln.

branadic

Autor: Rolf (Gast)
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branadic schrieb:
> Wenn man nun das AA-Filter bei 900 MHz ansiedelt

Auch wenn ich ich ein reiner Digitalmensch bin, finde ich es klasse, 
dass sich deutsche Ings hier bemühen, eine Eingangsstufe zu konzipieren, 
deren Frequenzgang von DC bis 900MHz erstreckt. Hut ab!

Autor: Ulrich (Gast)
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Ein gewisser Schutz für den Eingang sollte schon sein - sonst reicht 
ggf. schon ESD oder auch nur -12 V, ein Überschwinger bei 5-10 V durch 
fehlenden Leitungsabschluss. Wenn es irgend möglich ist sollte so ein 
Gerät fast unzerstörbar sei sein. Für mich heißt das hier - auch bei 
kleinstem Bereich (ohne Verteiler) sollten auch die 230 V Netzspannung 
oder ähnliches in der Regel noch keinen Schaden anrichten. Das ist nicht 
leicht, wird aber bei kommerziellen Geräten erreicht.

Der Ansatz für einen Schutz wäre ein Widerstand (z.B. 10 K) vor den 
JFET, mit kleinem Kondensator gebrückt, und dann ein Diode um eine zu 
negative Spannung abzuleiten. Wenn einen das zusatzliche Rauschen durch 
den Widerstand stört, gibt es da auch eine Schaltung mit Depletion-FETs 
statt dem Widerstand. Gegen Positive Spannungen könnte schon der JFET 
selber reichen.

Beim 50 Ohm Abschluss ist der Schutz allerdings etwas schwieriger. Da 
wäre aber wenigstens eine Schutzschaltung gegen Übertemperatur sinnvoll, 
die ggf. die 50 Ohm abschaltet, wenn der zu heiß wird. Damit sollte die 
Schaltung dann wenigstens etwa 30 V noch ohne Schaden überstehen.

Die Schaltung mit dem FET hat auch noch ein Problem: durch den 
Widerstand als Last ist die AC Verstärkung deutlich kleiner als 1, 
abhängig vom FET. Es ist aber klein Angleichen der Verstärkung im 
Niederfrequenz-Bereich vorgesehen. Die normale Technik ist es den FET 
nicht auf einen Lastwiederstand, sondern gegen eine Stromquelle arbeiten 
zu lassen - dann hat man wenigstens eine Verstärkung von fast 1.

Autor: branadic (Gast)
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Ulrich schrieb:
> Für mich heißt das hier - auch bei
> kleinstem Bereich (ohne Verteiler) sollten auch die 230 V Netzspannung
> oder ähnliches in der Regel noch keinen Schaden anrichten.

Das ist schon eine harte Belastung und offen gestanden würde ich im 
Traum nicht darauf kommen meinen Messgeräten das anzutun. Ich mache mir 
in aller Regel vorher schon Gedanken darüber was ich messen möchte.
Prinzipiell hast du allerdings Recht, wenn ich die 230V bei 1mV/div 
schon etwas heftig finde.
Hast du zufällig ein Schaltungsbeispiel mit der Lösung mit 
Depletion-Fet?
Die Lösung mit Widerstand || Kondensator und Diode kenne ich.

Ulrich schrieb:
> Beim 50 Ohm Abschluss ist der Schutz allerdings etwas schwieriger. Da
> wäre aber wenigstens eine Schutzschaltung gegen Übertemperatur sinnvoll,
> die ggf. die 50 Ohm abschaltet, wenn der zu heiß wird. Damit sollte die
> Schaltung dann wenigstens etwa 30 V noch ohne Schaden überstehen.

Gibt es sowas eigentlich auch als fertiges Bauelement oder wird sowas 
diskret gelöst?

Ulrich schrieb:
> Die Schaltung mit dem FET hat auch noch ein Problem: durch den
> Widerstand als Last ist die AC Verstärkung deutlich kleiner als 1,
> abhängig vom FET.

Das gilt doch nur, wenn die FETs nicht die notwendige Steilheit besitzen 
die nachfolgende Last zu treiben. Der NE3508M04 ist dazu jedoch durchaus 
in der Lage, daher kann ja auch auf den Buffer, wie er im Falle des J310 
notwenig wäre, verzichtet werden.

branadic

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Hier das vorletzte Bild. Im Prinzip ne AC-Stromquelle:
www.supertex.com/pdf/app_notes/AN-D16.pdf

Gibts mittlerweile auch von diversen Herstellern als integriertes 
Bauelement mit unterschiedlicher Struktur.

Autor: Guido C. (guidoanalog)
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Hallo,

Abdul K. schrieb:
> Hier das vorletzte Bild. Im Prinzip ne AC-Stromquelle:
> www.supertex.com/pdf/app_notes/AN-D16.pdf

Hier noch die zu dem erwähnten Bild zugehörige Application-Note:
http://www.supertex.com/pdf/app_notes/AN-D11.pdf

Mit freundlichen Grüßen
Guido

Autor: branadic (Gast)
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Hallo Abdul,

danke für den Link, in der AN-D11 findet sich eine detailiertere 
Beschreibung der Funktion. Allerdings sind die zusätzlichen 3kΩ schon 
recht viel bei 1MΩ, daher wäre explizit der LND150N8 nicht die richtige 
Wahl. Daher habe ich mich mal ein wenig umgeschaut und den BSS139 von 
Infineon gefunden.

@ all

Ich möchte noch mal auf die Temperaturüberwachung des 50Ω-Widerstands 
zurück kommen. Gibt es solche Abschlusswiderstände bereit mit 
Temperaturüberwachung als integriertes Bauelement oder wird soetwas noch 
diskret aufgebaut?
Auch hier wären ggf. bewährte Schaltungskonzepte interessant und 
diskutabel.

branadic

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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zum BSS139:
Wobei ich mich frage, wie schnell so eine Schaltung reagieren kann? 
Vermtlich werden die Spice-Modelle es nicht wirklich hergeben.

Einer schonmal ausgetestet?


Anderes Problem ist der recht hohe Innenwiderstand <für deine 
Anwendung>. Wesentlich bessere Alternativen kenne ich keine.

Autor: branadic (Gast)
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Abdul K. schrieb:
> Vermtlich werden die Spice-Modelle es nicht wirklich hergeben.

Hab das gerade mal in Spice versucht nachzuvollziehen (Model gibt es 
beim Herrn Kraus auf der Website), allerdings lässt sich das mit dem 
Model scheinbar wirklich nicht nachstellen.

branadic

Autor: Ulrich (Gast)
Datum:

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Auch den der verwendete JFET eine hohe Steilheit hat, sind 150 Ohm 
zusätzlich zum Nachfolgenden Verstärker eine nicht zu vernachlässigende 
Last. Entsprechend wird die Verstärkung doch kleiner als 1 ausfallen. 
Für 100 Ohm an Last und G = 0,1 S hätte man nur etwa 0,9 als 
Verstärkung. Eine aktive Stromquelle ist normalerweise kein so großes 
Problem, wenn man es mit der Frequenz nicht übertreibt.

Der FET Typ scheint auch wirklich empfindlich zu sein. Ohne Schutz geht 
das schon mal gar nicht. Da könnte ja schon ein TTL Signal ausreichen 
von ESD ganz zu schweigen. Wie schon  m.n. (Gast) angemerkt hat, muss 
man auch die geringe Spannungsfestigkeit noch beachten. Der FET weicht 
doch einiges von den normalen Silizium Typen ab: Wegen des Vermutlich 
hohen Leckstromes am Gate wäre auch R19 vermutlich noch deutlich zu 
groß. Es ist auch noch die Frage wie es mit dem Rauschen bei eher 
moderaten Frequenzen aussieht - da könnte es auch ein massives 1/f 
rauschen geben - low Noise bei 1-2 GHz sagt noch nicht viel über die 
Daten bei 1 MHz aus.

Autor: branadic (Gast)
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Ulrich schrieb:
> Auch den der verwendete JFET eine hohe Steilheit hat, sind 150 Ohm
> zusätzlich zum Nachfolgenden Verstärker eine nicht zu vernachlässigende
> Last. Entsprechend wird die Verstärkung doch kleiner als 1 ausfallen.
> Für 100 Ohm an Last und G = 0,1 S hätte man nur etwa 0,9 als
> Verstärkung. Eine aktive Stromquelle ist normalerweise kein so großes
> Problem, wenn man es mit der Frequenz nicht übertreibt.
>
> Der FET Typ scheint auch wirklich empfindlich zu sein. Ohne Schutz geht
> das schon mal gar nicht. Da könnte ja schon ein TTL Signal ausreichen
> von ESD ganz zu schweigen. Wie schon  m.n. (Gast) angemerkt hat, muss
> man auch die geringe Spannungsfestigkeit noch beachten. Der FET weicht
> doch einiges von den normalen Silizium Typen ab: Wegen des Vermutlich
> hohen Leckstromes am Gate wäre auch R19 vermutlich noch deutlich zu
> groß. Es ist auch noch die Frage wie es mit dem Rauschen bei eher
> moderaten Frequenzen aussieht - da könnte es auch ein massives 1/f
> rauschen geben - low Noise bei 1-2 GHz sagt noch nicht viel über die
> Daten bei 1 MHz aus.

Der FET und die aktuelle Dimensionierung der Bauteile hat sich im 
Welec-Projekt bereits bewährt, auch wenn dort auf eine Schutzbeschaltung 
vollständig verzichtet worden ist.
Ich gebe dir natürlich Recht, um das Rauschen im unteren Frequenzbereich 
quantitativ beurteilen zu können müsste man mal eine Testreihe fahren 
und verschiedene FETs einer Messung unterziehen. Diese Diskussion über 
den FET hatten wir seinerzeit auch schon geführt und es wurden die 
gleichen Bedenken wie von dir geäußert. Ich hatte bspw. anfangs den 
BF998 (1dB @800MHz) ins Auge gefasst. Wie er sich jetzt gegenüber dem 
NE3508 (0.45dB @2GHz) schlägt kann ich dir aber nicht beantworten, wie 
gesagt, dazu wäre ein Testaufbau notwendig.

branadic

Autor: branadic (Gast)
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Zum Thema Überspannungsschutz gibt es noch folgendes Statement:

"...The signal goes through a diode bridge that's biased forward. The 
overvoltage biases the diodes off.

And the diode bridge is biased by a pair of 741 operational amplifiers 
configured as current feedback amplifiers with the outputs grounded and 
the output taken off of the power supply pins. I am familiar with that 
configuration but it never occurred to me that it would be
worthwhile using a 741 in it. The Tektronix engineers cut the coat to
fit the cloth.
I wonder now how well a 741 performs in that configuration..."

Gibt es weitere/andere Vorschläge für die Eingangsstufe?

branadic

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Die Schottky-Dioden-Bridge ist ein alter Hut, den man in alten 
TTL-Datenblättern öfters findet als Testload. Aber die Verschaltung der 
OpAmps kann ich nicht ganz nachvollziehen. Hast du dazu einen 
Schaltplan? Wohlmöglich spielt die GBW der OpAmps keine große Rolle und 
sie dienen nur als Stromquellen. Oftmals sind das einfach nur zwei 
gleiche Widerstände.

Autor: branadic (Gast)
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Abdul K. schrieb:
> Hast du dazu einen Schaltplan?

Ja, habe ich, findet sich im Anhang. Alternativ im Manual des 7A29:

http://bama.edebris.com/download/tek/7a29/tek-7a29.pdf

branadic

Autor: Ulrich (Gast)
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Für einen Eingang der fest einen 50 Ohm Abschluss hat, könnte ich mir 
noch gut verstellen, dass es ohne Schutz noch gehen könnte, aber bei 
einem hochohmigen Eingang müsste man eher täglich mit einem Defekt 
rechnen.  Für die meisten Anwendungen sollten 2 Dioden (nicht gerade 
Schottky, sondern eher schon 1N4148 oder BAV199 als Schutzelemente noch 
keine so negativen Auswirkungen haben.  Wenn es sein muss, könnte man da 
noch über ein Bootstraping nachdenken, wenn der Eingang sehr hochohmig 
sein muss.

Vom Frequenzgang kann die FET Stufe gehen, wegen der nicht exakt 
festgelegten HF Verstärkung sollte aber ein Abgleich der 
niederfrequenten Verstärkung vorgesehen sein, damit der Übergang glatt 
ist und da keine Störungen bei vielleicht 10-1000 Hz auftreten, oder wo 
immer der Übergang ist. Für einige Anwendungen im HF-Bereich mag das ja 
nicht stören, es gibt aber Fälle wo es stört, und da wäre ein leicht 
vermeidbarer Fehler doch irritierend. Wegen dem möglichen NF rauschen 
des JFETs wäre ggf. zu überlegen ob man den Übergang auf den OP auch zu 
höheren Frequenzen (z.B. 10 kHz) verlegen kann. Nur so als eine Idee, 
und natürlich abhängig davon wie schlecht der FET im NF Bereich ist.

Autor: branadic (Gast)
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Nachteilig am NE3508M04 ist, dass muss man leider zugeben, dass es nur 
S-Parameter Files gibt und kein Spice Model, sodass sich die gesamte 
Stufe nicht mal eben simulieren lässt.

branadic

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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branadic schrieb:
> Abdul K. schrieb:
>> Hast du dazu einen Schaltplan?
>

Hm. Erst dachte ich, sie wollen mit den OpAmps die Steilheit der 
Stromquellen verbessern (also virtuell die Rs vergrößern, nötig dazu 
wäre dann auch ne höhere Betriebsspannung), dann dachte ich daran, das 
Verlustleistung von den Rs auf Transis verlagert werden soll, dann sah 
ich, das die OpAmps für Rausch/Offsetspannung -minimum beschaltet sind. 
Zu letzt bin ich der Meinung da ist ein Geradeabsolvent der Uni bei Tek 
an der falschen Stelle eingesetzt worden. Wer weiß.

Ominös.

Vielleicht steht eine Erklärung in dem Service-Manual oder einer in den 
Tek-Groups weiß Bescheid. Da werde ich jetzt aber nicht weiterforschen.

Ich würde es erstmal bei der Brücke mit BAV99 oder ähnlich belassen.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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branadic schrieb:
> Nachteilig am NE3508M04 ist, dass muss man leider zugeben, dass es nur
> S-Parameter Files gibt und kein Spice Model, sodass sich die gesamte
> Stufe nicht mal eben simulieren lässt.
>

Du kannst S-Parameter in LTspice verwenden. Bekommst aber keinerlei 
Rauschwerte oder Nichtlinearitäten geliefert.

Ich würde erwarten, daß das Teil bei Niederfrequenz heftig rauscht.

Autor: branadic (Gast)
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Abdul K. schrieb:
> Ich würde erwarten, daß das Teil bei Niederfrequenz heftig rauscht.

Dann frage ich mal anders herum: Wäre es denn für die Mehrheit von 
Interesse, wenn wir vorab einige in Frage kommenden FETs unter die Lupe 
nehmen? Es könnte ein Testaufbau realisiert werden, der für möglichst 
alle FETs gleich sein sollte und mit denen man das Rauschen für einen in 
Frage kommenden Frequenzbereich quantifizieren könnte. Vorraussetzung 
für die FET-Auswahl sollte sein, dass anschließend damit die universelle 
Eingangsstufe bis 900MHz realisiert werden können soll.
Vorschläge für einen Messaufbau?

Als Bausteine stelle ich für den Anfang also mal NE3508M04, BF998 
(PMBFJ620?) in den Raum.

branadic

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Du suchst einen FET, der den LMH6518 perfekt ansteuert und frequenzmäßig 
voll ausreizen kann, bei niedrigstem Rauschen und ausreichender 
Linearität. Richtig? Weil, es ist nicht mein Projekt. Ich lese nur mit.

Vermute, man wird gewaltige Kompromisse eingehen müssen.

Wie willst du das Rauschen messen? Mit einem AD8307 oder über ein 
Bildschirmfoto mit einem guten Scope? Gar einem Spekki?

Von der Theorie her, sollte die Reihenfolge für niederohmiges I/O so 
aussehen:
- bipolar
- JFET
- MOSFET
- die anderen heißen Typen


Was nimmt denn Tek?

Autor: branadic (Gast)
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Abdul K. schrieb:
> Du suchst einen FET, der den LMH6518 perfekt ansteuert und frequenzmäßig
> voll ausreizen kann, bei niedrigstem Rauschen und ausreichender
> Linearität. Richtig?

Richtig.

Abdul K. schrieb:
> Wie willst du das Rauschen messen? ... Gar einem Spekki?

Spectrumanalysator stände zur Verfügung.

Abdul K. schrieb:
> Von der Theorie her, sollte die Reihenfolge für niederohmiges I/O so
> aussehen:

Eine Oszi-Eingangsstufe ist aber nun mal hochohmig.

Abdul K. schrieb:
> Was nimmt denn Tek?

Mittlerweile sind das alles ASICs und nichts diskretes mehr.

branadic

Autor: branadic (Gast)
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Nachtrag:

Selbst der 7A29 besitzt schon ein ASIC als Eingangsverstärker.

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Wäre es nicht eine Option für ein Selbstbauoszilloskop das Frontend vor 
dem PGA austauschbar zu machen?
Für alles über 500MHz wird wohl keiner mehr den x10 Tastkopf nehmen, 
sondern einen 50 Ohm-Eingang (mit einem aktiven Tastkopf).
Dann hätte man ein FET-Frontend mit 1M und <500MHz und ein 50 Ohm 
Frontend mit einem HF-Opamp als Puffer, welches die 900MHz des PGAs voll 
ausschöpft.
Das austauschbare Frontend eröffnet einem auch noch die Möglichkeit 
eines hochempfindlichen Frontends o.ä.

Autor: Frager (Gast)
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branadic schrieb:
> Selbst der 7A29 besitzt schon ein ASIC als Eingangsverstärker.

Bin kein Analogexperte, aber das soll nicht so gemeint sein, dass ein 
ASIC (generell) an dieser Stelle besser ist?

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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branadic schrieb:
> Abdul K. schrieb:
>> Von der Theorie her, sollte die Reihenfolge für niederohmiges I/O so
>> aussehen:
>
> Eine Oszi-Eingangsstufe ist aber nun mal hochohmig.

Deswegen willst du einen FET?!


>
> Abdul K. schrieb:
>> Was nimmt denn Tek?
>
> Mittlerweile sind das alles ASICs und nichts diskretes mehr.
>

Ja, aber ein ASIC mit FET drin?

Allein der Blindwiderstand der Eingangskapazität ist bei 900MHz?

Autor: Stikar (Gast)
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Je nachdem von welchem Schaltplan hier gesprochen wird sind doch 
minimale Schutzmaßnahmen vorhanden.

Nach originalem Schaltplan des zum Einsatz kommenden VGAs:

http://www.mikrocontroller.net/attachment/122168/U...

bzw.

http://www.mikrocontroller.net/attachment/123187/d...

ist der LMV842 verbaut worden. Dem Datenblatt kann man entnehmen:

ESD Tolerance (Note 2), Human Body Model 2 kV, Machine Model 200V

Man kann also davon ausgehen, dass er über eine 
Eingangsschutzbeschaltung verfügt. Der DC/LF-Pfad ist hochohmig an den 
Messeingang angeschlossen und geht hochomig auf das Gate des JFET, 
welches über einen Kondensator (20nF) mit dem Messeingang verbunden ist. 
Hier ist also in gewissen Grenzen Schutz vorhanden.

Beim MAX4477 aus der zweiten Schaltung:

http://www.mikrocontroller.net/attachment/123191/G...

bzw.

http://www.mikrocontroller.net/attachment/123197/e...

findet sich, nach einem kurzen Blick ins Datenblatt, nichts was auf eine 
Schutzbeschaltung hindeutet, jedoch gilt hier das Gesagte ebenfalls.

Ulrich schrieb:
> Für die meisten Anwendungen sollten 2 Dioden (nicht gerade
> Schottky, sondern eher schon 1N4148 oder BAV199 als Schutzelemente noch
> keine so negativen Auswirkungen haben.  Wenn es sein muss, könnte man da
> noch über ein Bootstraping nachdenken, wenn der Eingang sehr hochohmig
> sein muss.

Ich gehe recht in der Annahme, dass du einfach je eine Diode am Gate des 
FETs gegen positive bzw. negative Versorgungsspannung schalten würdest? 
Sonderlich viel Schutz bietet das imho auch nicht und bei 230V und 
kleinster Vertikalablenkung, wie hier von jemandem gefordert wurde, 
raucht der FET.

Lukas K. schrieb:
> Wäre es nicht eine Option für ein Selbstbauoszilloskop das Frontend vor
> dem PGA austauschbar zu machen?

Nicht nur das der Schaltungsaufwand und die Leiterplattenfläche 
unverhältnismäßig größer wird, alles muss dann auf 50 Ohm ausgelegt und 
mit geeigneten (HF-)Steckverbindern versehen werden, es macht auch 
schlichtweg keinen Sinn.
Da ist es sinnvoller die Eingangsstufe in Anlehnung an die universelle 
Eingangsstufe abzuändern. Ich denke da an einen prog. Stufenabschwächer 
samt 50 Ohm Abschluss, gefolgt von der FET-Stufe.

Lukas K. schrieb:
> Für alles über 500MHz wird wohl keiner mehr den x10 Tastkopf nehmen,
> sondern einen 50 Ohm-Eingang (mit einem aktiven Tastkopf).
> Dann hätte man ein FET-Frontend mit 1M und <500MHz und ein 50 Ohm
> Frontend mit einem HF-Opamp als Puffer, welches die 900MHz des PGAs voll
> ausschöpft.

Prinzipiell richtig, aber genau deswegen heißt es ja universelle 
Eingangsstufe, da muss man einfach gewisse Kompromisse eingehen. Die 
Alternative wäre, dass man für jede Messaufgabe die entsprechende 
Eingangsstufe hernehmen müsste. Dann hast du in deinem Bench zig 
Einschübe herumzuliegen, um auch alle Messaufgaben abdecken zu können.
Man sollte dabei bitte auch nicht vergessen, dass ein Oszi ein 
Schätzeisen bleibt, ungeachtet der Tatsache wieviel Mühe man sich macht 
den Frequenzgang flach hinzubekommen und möglichst rauscharm zu bleiben.

branadic schrieb:
> Selbst der 7A29 besitzt schon ein ASIC als Eingangsverstärker.

Der 7A29 besitzt keinen hochohmigen Eingang, sondern einen 50 Ohm 
Eingang. Daher ist es schwierig direkte Parallelen zu ziehen, wenngleich 
er 1GHz Analogbandbreite besitzt.

Um die Frage welcher FET ist geeignet zu beantworten, im anderen Thread 
ist ja das Stichwort FET-OpAmp ADA4817-1 gefallen, warum also nicht 
einen solchen verwenden? Da gibt es heutzutage sicherlich einiges an 
Auswahl. Damit wäre zugleich die HF-Verstärkungsthematik entschärft und 
der Aufwand für die Spannungsversorgung (keine ±10V) reduziert.

LG -- Stikar

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Ist eine unausgegorene Sache, aber:
Selten brauch man den großen Dynamikbereich wirklich während einer 
Messung! Daher wäre doch auch ein ZF-Verstärker interessant. Weiß jetzt 
nicht, ob es welche mit 900MHz Bandbreite gibt. Ein AD8307 schafft ohne 
Bandbreitenbegrenzung fast 100dB (Verhältnis Maximalaussteuerung zu 
Eigenrauschen). Mit einem Video-Ausgang, wäre auch die Kurvenform noch 
darstellbar. Der 8307 hat keinen, aber aus der Serie gibt es einige mit 
diesem Ausgang. Delogarithmieren kann man ja auch in Software.

Wie man schon schrob: Oszis sind eher Schätzeisen und liefern mehr 
qualitative Aussagen denn quantitative.

Autor: Jürgen Schuhmacher (engineer) Benutzerseite
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>Mit einem Video-Ausgang, wäre auch die Kurvenform noch darstellbar.
Was möchtest Du an der Stelle darstellen?

Autor: Ulrich (Gast)
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Nur die 2 Dioden zur Versorgung oder ggf. eine Hilfsspannung von z.B. +- 
2 V wären nur ein erster Schutz, bzw. ein Teil davon. Dazu sollte noch 
ein Widerstand oder Alternativ die Schaltung mit den 2 Depletion Mode 
FETs davor.

Beim FET sollte man schon eine Alternative vorsehen, der NE3508 ist 
schon nicht so leicht zu bekommen und es ist zu befürchten das der im 
eher niederfrequenten (z.B. 10 kHz) Bereich nicht so gut ist. 
Vorraussetzung für den ME3508 ist auch noch eine Schaltung speziell für 
die geringe Spannungsfestigkeit - die Schaltung oben nimmt da noch nicht 
wirklich Rücksicht drauf.

Der OP mit FET Eingang ist ggf. schon eine Alternative zum Diskreten 
FET, aber vermutlich vom Rauschen nicht ganz so gut. Mit so etwas wie 
dem BF998 könnte so ein OP aber ggf. schon konkurrieren. Für viele 
Anwendungen würde es aber schon ausreichen. Gerade bei großer Bandbreite 
wird geringes Rauschen schon wünschenswert. Das Rauschen nimmt mit der 
Bandbreite schließlich zu.

Für wirklich geringes Rauschen und hohe Frequenzen wäre da aber dann 
eher ein niederohmiger 50 Ohm Eingang für einen externen aktiven 
Tastkopf gefragt. Im Scope nutzt einem der FET mit sehr guten HF 
Eigenschaften nicht mehr besonders viel.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Jürgen Schuhmacher schrieb:
>>Mit einem Video-Ausgang, wäre auch die Kurvenform noch darstellbar.
> Was möchtest Du an der Stelle darstellen?

Natürlich das Eingangssignal. Noch nie einen ZF-Verstärker gesehen? 
Vergleiche mal 8307 mit 8309 oder 10. Weiß ich jetzt nicht aus dem Kopf.

Autor: branadic (Gast)
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Abdul K. schrieb:
> Ein AD8307 schafft ohne
> Bandbreitenbegrenzung fast 100dB (Verhältnis Maximalaussteuerung zu
> Eigenrauschen). Mit einem Video-Ausgang, wäre auch die Kurvenform noch
> darstellbar. Der 8307 hat keinen, aber aus der Serie gibt es einige mit
> diesem Ausgang. Delogarithmieren kann man ja auch in Software.

Ich weiß nicht, ob das für eine universelle analoge 
Oszilloskop-Vorstufe wirklich der richtige Weg wäre.
Logarithmisch hat zwar den Vorteil das große Änderungen sichtbar gemacht 
werden, kleinste Änderungen, die man mit einem Oszi ja hin und wieder 
beobachten möchte, schlichtweg untergehen. Da hilft auch das 
Delogarithmieren nicht, die Infos sind weg.

Ulrich schrieb:
> Nur die 2 Dioden zur Versorgung oder ggf. eine Hilfsspannung von z.B. +-
> 2 V wären nur ein erster Schutz, bzw. ein Teil davon. Dazu sollte noch
> ein Widerstand oder Alternativ die Schaltung mit den 2 Depletion Mode
> FETs davor.

Hier sollten wir konkrete Lösungen festnageln, um voran zu kommen. Die 
Frage war, hat jemand Erfahrungen mit den Depletion-FETs als Schutz?

Ulrich schrieb:
> Der OP mit FET Eingang ist ggf. schon eine Alternative zum Diskreten
> FET, aber vermutlich vom Rauschen nicht ganz so gut. Mit so etwas wie
> dem BF998 könnte so ein OP aber ggf. schon konkurrieren. Für viele
> Anwendungen würde es aber schon ausreichen. Gerade bei großer Bandbreite
> wird geringes Rauschen schon wünschenswert. Das Rauschen nimmt mit der
> Bandbreite schließlich zu.

Das sind halt alles Vermutungen, nichts genaues weiß man nicht. 
Zumindest das Rauschen des ADA4817 kann man den Datenblatt entnehmen. 
Beim Einsatz von diskreten FETs kommt man sicherlich nicht um einen 
Test-Aufbau herum. Hier wäre nach wie vor zu klären welche FETs dazu 
betrachtet werden sollten und wie man den Testaufbau realisiert.
Das das Rauschen mit der Bandbreite zunimmt ist sicherlich jedem der 
hier mitliest klar.

Ulrich schrieb:
> Für wirklich geringes Rauschen und hohe Frequenzen wäre da aber dann
> eher ein niederohmiger 50 Ohm Eingang für einen externen aktiven
> Tastkopf gefragt. Im Scope nutzt einem der FET mit sehr guten HF
> Eigenschaften nicht mehr besonders viel.

Ich verweise erneut auf das Thema dieses Threads. Eine Eingangsstufe mit 
ausschließlichem 50R-Eingang ist nicht mehr universell. Im Grunde geben 
ich dir aber recht, auch wenn es das Thema verfehlt.

branadic

Autor: Ulrich (Gast)
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Ein Logrithmischer Verstärker hilft einem hier nicht wirklich weiter, 
beim Logarithmus geht halt der Vorzeichen verloren, so dass ein 
Rekonstruktion der Wellenform nicht möglich ist. Außerdem ist die 
Bandbreite am Ausgang in der Regel zu niedrig, auch wenn der Eingang 
schnell ist.

Die Alternative FET OP statt dem JFET und Verstärker dahinter ist halt 
auch begrenzt, aber möglich z.B. mit dem schon genannten ADA8417-1. Vom 
HF Rauschen wird man damit nicht so gut wie der NE3805, aber wohl schon 
vergelichbar mit "normalen" JFETs oder MOSFETs

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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branadic schrieb:
> Abdul K. schrieb:
>> Ein AD8307 schafft ohne
>> Bandbreitenbegrenzung fast 100dB (Verhältnis Maximalaussteuerung zu
>> Eigenrauschen). Mit einem Video-Ausgang, wäre auch die Kurvenform noch
>> darstellbar. Der 8307 hat keinen, aber aus der Serie gibt es einige mit
>> diesem Ausgang. Delogarithmieren kann man ja auch in Software.
>
> Ich weiß nicht, ob das für eine universelle analoge
> Oszilloskop-Vorstufe wirklich der richtige Weg wäre.
> Logarithmisch hat zwar den Vorteil das große Änderungen sichtbar gemacht
> werden, kleinste Änderungen, die man mit einem Oszi ja hin und wieder
> beobachten möchte, schlichtweg untergehen. Da hilft auch das
> Delogarithmieren nicht, die Infos sind weg.

Nein. Es ist genau umgekehrt, sonst würde kein Radio funktionieren. 
Allerdings würde es den AC-Kopplungsschalter am Scope sinnlos machen. 
Aber so wie ich es bisher verstand, ist das eh nicht gewollt und es soll 
reine DC-Kopplung verwendet werden.

Ich sehe schon, man ist hier nicht bereit was neues durchzudenken.

Es gibt logarithmische Verstärker, die das vorzeichenbehaftete 
Eingangssignal mit ausgeben. Der AD8307 macht dies jedoch nicht.

Der Einwand mit der Ausgangs -bandbreite ist berechtigt. Ich habe 
bisher nicht geprüft ob es passende Chips gibt. 25MHz ist die Hausnummer 
aus meinem Kopf, wo ich weiß es gibt welche: SA604
Man müßte Marktforschung betreiben oder das Teil selberbauen a la Matjaz 
Vidmar. Der hat einen diskret gebaut.


>
> Ulrich schrieb:
>> Nur die 2 Dioden zur Versorgung oder ggf. eine Hilfsspannung von z.B. +-
>> 2 V wären nur ein erster Schutz, bzw. ein Teil davon. Dazu sollte noch
>> ein Widerstand oder Alternativ die Schaltung mit den 2 Depletion Mode
>> FETs davor.
>
> Hier sollten wir konkrete Lösungen festnageln, um voran zu kommen. Die
> Frage war, hat jemand Erfahrungen mit den Depletion-FETs als Schutz?

Dann mach es so, wie es z.B. Tek vorgibt. Wird sich schon eine Vorlage 
finden.

Kauf eben zwei der Depletion-FETs und probiere es aus. Denk dran, daß 
der Schaltungsteil dann einen kapazitiven Teiler mit deinem FET ergibt 
und bei genügend schnellen Puls die Teilspannung ungünstig ausfallen 
könnte. Der LND150 ist vielleicht schon genau richtig.

Autor: branadic (Gast)
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Abdul K. schrieb:
> Nein. Es ist genau umgekehrt, sonst würde kein Radio funktionieren.

Ich widerspreche, kleine Änderungen auf vglw. großen Signalpegeln siehst 
du in logarithmischer Darstellung nicht und da hilft auch kein 
Delogarithmieren mehr, die Infos sind weg. Ich gebe dir recht wenn du 
sagst du möchtest kleinste Signalpegel darstellen.

Abdul K. schrieb:
> Aber so wie ich es bisher verstand, ist das eh nicht gewollt und es soll
> reine DC-Kopplung verwendet werden.
>
> Ich sehe schon, man ist hier nicht bereit was neues durchzudenken.

Nicht traurig sein, aber was du vorhast ist wie schon gesagt nicht 
universell sondern schon realtiv speziell und würde sicherlich in 
einem parallelen Thread auf Interesse stoßen. Unter Umständen finden 
sich aber "Synergieeffekte" zu diesem Projekt hier?

Abdul K. schrieb:
> Der Einwand mit der Ausgangs -bandbreite ist berechtigt. Ich habe
> bisher nicht geprüft ob es passende Chips gibt.

Analog hat da durchaus Bausteine bis in der zweistelligen GHz-Bereich, 
aber das hat mit Oszilloskop-Vorstufe nicht mehr viel zu tun.

Abdul K. schrieb:
> Dann mach es so, wie es z.B. Tek vorgibt. Wird sich schon eine Vorlage
> finden.

Ich hoffe noch ein wenig, dass mich/uns jemand an seinen praktischen 
Erfahrungen partizipieren lässt.

Abdul K. schrieb:
> Der LND150 ist vielleicht schon genau richtig.

Sehr schwer zu beschaffendes Bauteil, da ist der BSS139 deutlich 
leichter zu bekommen und kostet auch fast nichts.

branadic

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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branadic schrieb:
> Abdul K. schrieb:
>> Nein. Es ist genau umgekehrt, sonst würde kein Radio funktionieren.
>
> Ich widerspreche, kleine Änderungen auf vglw. großen Signalpegeln siehst
> du in logarithmischer Darstellung nicht und da hilft auch kein
> Delogarithmieren mehr, die Infos sind weg. Ich gebe dir recht wenn du
> sagst du möchtest kleinste Signalpegel darstellen.
>

Falsch. Ein ZF-Verstärker ist nicht ein reinrassiger Logarithmierer. 
Schau dir mal die Funktion eines TCA440 oder SA604 genau an. Da wird 
geregelt. Mir fehlt momentan allerdings ne Idee, wie ich das 
mathematisch beschreiben soll. Es gibt aber passende Erklärungen im Net.

Im Endeffekt reiten kleine Änderungen des Eingangssignals auf einem 
DC-Anteil.

Ist auch nur ne Idee. Keiner muß. Ich glaub ich kam gerade darauf, weil 
ich in einem aktuellen Projekt einen ADC mehr Range verpasse durch 
vorheriges Logarithmieren.


> Abdul K. schrieb:
>> Aber so wie ich es bisher verstand, ist das eh nicht gewollt und es soll
>> reine DC-Kopplung verwendet werden.
>>
>> Ich sehe schon, man ist hier nicht bereit was neues durchzudenken.
>
> Nicht traurig sein, aber was du vorhast ist wie schon gesagt nicht
> universell sondern schon realtiv speziell und würde sicherlich in
> einem parallelen Thread auf Interesse stoßen. Unter Umständen finden
> sich aber "Synergieeffekte" zu diesem Projekt hier?
>

Ich habe dazu keine Zeit und auch nichts vorliegen.


> Abdul K. schrieb:
>> Der Einwand mit der Ausgangs -bandbreite ist berechtigt. Ich habe
>> bisher nicht geprüft ob es passende Chips gibt.
>
> Analog hat da durchaus Bausteine bis in der zweistelligen GHz-Bereich,
> aber das hat mit Oszilloskop-Vorstufe nicht mehr viel zu tun.
>

Bist du sicher? Die Dinger werden durchweg als Feldstärkemaß benutzt und 
da brauch man für die Regelung nicht die volle Basisband-Bandbreite der 
Endstufe. Du mußt nach Ausgangsbandbreite schauen!


> Abdul K. schrieb:
>> Dann mach es so, wie es z.B. Tek vorgibt. Wird sich schon eine Vorlage
>> finden.
>
> Ich hoffe noch ein wenig, dass mich/uns jemand an seinen praktischen
> Erfahrungen partizipieren lässt.
>

Vermutlich wirst du lange warten können.


> Abdul K. schrieb:
>> Der LND150 ist vielleicht schon genau richtig.
>
> Sehr schwer zu beschaffendes Bauteil, da ist der BSS139 deutlich
> leichter zu bekommen und kostet auch fast nichts.
>

Tja. Aber er geht bis 500V und wäre damit direkt netzspannungsfähig. Der 
BSS139 geht nur bis 250V - das reicht nicht! Was du haben willst, mußte 
selber entscheiden. Könnte man vielleicht auch in Reihe schalten. Die 
Spannung müßte sich passend einregeln.

Autor: branadic (Gast)
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Hallo Abdul,

du kommst mit immer anderen Bausteinen daher, war es eben noch was aus 
der AD80xx-Serie sind wir jetzt bei irgendwelchen Bauteil-Exoten 
angelangt, die nur noch der Retro-Markt im Sortiment hat.
Ziehen wir doch einfach einen Schlussstrich unter deine Idee, hier geht 
es um eine universelle Oszilloskop-Eingangsstufe, du hast nicht die 
Zeit deine kreativen Ideen umzusetzen und wir wollen das für dich nicht 
erledigen. Die Welt ist nach wie vor einfach noch nicht für deine 
"Innovationen" bereit. ;)

Abdul K. schrieb:
> Vermutlich wirst du lange warten können.

Schauen wir einfach mal, was die nächsten Tage hier noch kommt. In der 
Tat hält sich die praktische Erfahrung gewaltig in Grenzen.

Abdul K. schrieb:
> Aber er geht bis 500V und wäre damit direkt netzspannungsfähig. Der
> BSS139 geht nur bis 250V - das reicht nicht! Was du haben willst, mußte
> selber entscheiden.

Die Forderung kam nicht von mir, denn ich gehe sicherlich nicht bei 
kleinster Vertikalablenkung mit einem 1:1-Tastkopf auf mein Oszi los.

Also, harren wir der Dinge die da noch kommen oder auch nicht.

branadic

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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branadic schrieb:
> Hallo Abdul,
>
> du kommst mit immer anderen Bausteinen daher, war es eben noch was aus
> der AD80xx-Serie sind wir jetzt bei irgendwelchen Bauteil-Exoten
> angelangt, die nur noch der Retro-Markt im Sortiment hat.
> Ziehen wir doch einfach einen Schlussstrich unter deine Idee, hier geht
> es um eine universelle Oszilloskop-Eingangsstufe, du hast nicht die
> Zeit deine kreativen Ideen umzusetzen und wir wollen das für dich nicht
> erledigen. Die Welt ist nach wie vor einfach noch nicht für deine
> "Innovationen" bereit. ;)
>

Was willst du denn?! Ich habe sie doch bereits offiziell beerdigt. Hier 
zumindest. Der SA604 ist kein Exot. Wird offiziell von NXP produziert! 
Nebenbei einer der besten Empfängerchips überhaupt.


> Abdul K. schrieb:
>> Vermutlich wirst du lange warten können.
>
> Schauen wir einfach mal, was die nächsten Tage hier noch kommt. In der
> Tat hält sich die praktische Erfahrung gewaltig in Grenzen.
>

Ist das falsche Forum! Du mußt zu den Amateurfunkern gehen, in die 
Newsgroups, zu den time-nuts und 'Teks'. Oder zumindest in die 
englischsprachigen Foren. Da ist einfach der Benutzerkreis wesentlich 
größer. Oder gezielt die richtigen Leute anmailen: Joerg, Bartels, 
Hoffmann, Hill, usw. - kennste sicherlich alle. qrpforum sind auch 
einige gute Leute.


> Abdul K. schrieb:
>> Aber er geht bis 500V und wäre damit direkt netzspannungsfähig. Der
>> BSS139 geht nur bis 250V - das reicht nicht! Was du haben willst, mußte
>> selber entscheiden.
>
> Die Forderung kam nicht von mir, denn ich gehe sicherlich nicht bei
> kleinster Vertikalablenkung mit einem 1:1-Tastkopf auf mein Oszi los.
>

Ich eigentlich auch nicht. Da sind wir zwei. Würde da easy 
Austauschbarkeit bevorzugen. Wenn das Bauelemente stirbt, kommt einfach 
ein neues rein. Allerdings setzen 900MHz da bereits massive Grenzen.

Wäre ja schön, wenn es für Netzspannung gelänge, da auch für andere 
Belange anwendbar.
Aber ich fürchte, es ist eine übertriebene Forderung, da solche 
Bauelemente rar gesät sind. Außer einer kommt noch auf eine geniale 
Idee. Man könnte mit viel Zeit mal die Patente abgrasen.


Für einen hochohmigen Eingang würde ich 300MHz als Grenze vorschlagen 
und darüber gleich auf 50 Ohm Technik wechseln.

Autor: Ulrich (Gast)
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Der Schutz bis 250 V ist schon eine deutliche Verbesserung als der 
jetzige Zustand ganz ohne extra schutz, wo man schon ab 5 V Probleme 
bekommen kann. Da es hier nur um den Austausch von 2 Transistoren geht 
um den Grad an Überspannungsfestigkeit festzulegen, kann man da später 
noch ja nach Bedarf bestücken. Der FET zum Schutz muss auch gar nicht so 
schnell sein - für das Normale Signal ist der einfach im leitenden 
Zustand bei UGS=0. Wenn der FET langsam ist reduziert das nur den Schutz 
vor unrealistischen Spikes. Für kurze Zeit hält ja auch eine 1N4148 auch 
100 mA aus. Der LND150 wäre mit ggf. schon zu hochohmig. Es ist durchaus 
realistisch zu den FETs noch einen kleinen Kondensator (z.B. 100 pF) 
parallel zu haben.

Sich für den Hochohmigen Eingang auf nicht so hohe Frequenzen zu 
beschränken hat den Vorteil, dass man dann mit normalen JFETs auskommen 
kann. Schon bei 200 MHz sind die 20 pF Kapazität auch nicht mehr 
wirklich hochohmig. Dazu käme dann ja auch noch das Kabel. Statt einer 
Schaltung mit einem Ausgefallen FET wäre da ein 2. Niederohmiger Eingang 
und Teiler ggf. der geringere Aufwand und sinnvoller.

Autor: branadic (Gast)
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Ulrich schrieb:
> Sich für den Hochohmigen Eingang auf nicht so hohe Frequenzen zu
> beschränken hat den Vorteil, dass man dann mit normalen JFETs auskommen
> kann.

Ich fände es schon erschreckend, wenn das Oszi und nicht der passive 
Tastkopf (500MHz) das Bandbreite begrenzende Glied der Messkette wäre.

Ulrich schrieb:
> Schon bei 200 MHz sind die 20 pF Kapazität auch nicht mehr
> wirklich hochohmig.

Auf welche 20pF beziehst du du dich gerade, also woher nimmst du diesen 
Wert?

Ulrich schrieb:
> Statt einer Schaltung mit einem Ausgefallen FET wäre da ein
> 2. Niederohmiger Eingang und Teiler ggf. der geringere Aufwand und
> sinnvoller.

Ausgefallen ist der NE3508 nun doch nicht wirklich.
Ich seh schon, die Meinungen gehen an dieser Stelle ordentlich 
auseinander.

Aus dem Welec-Projekt hätte ich noch zwei Huckepackplatinen über, die 
man nur Bestücken müsste. Es würde einzig an einem Board mit den 
notwendigen Spannungsversorgungen und einem entsprechend schnellen 
ADC/DAQ-Board fehlen, das man als Testumgebung verwendet.
Denkbar wäre, dass man ein Board mit den Spannungsversorgungen entwirft 
auf dem man die Huckepackplatine verdrahtet und danach die Rauschmessung 
bei 0dB-Abschwächung und maximaler Verstärkung des LMH mit dem 
ADC/DAQ-Board durchführt. Danach könnte das Board modifiziert werden und 
der ADA4817, eine Stufe bestehend aus PMBFJ620 und BFR520 oder etwas 
ähnliches drauf Platz finden. Wiederholt man nun die Messungen bei 
gleichen Bedingungen, dann ließe sich das Rauschen der verschiedenen 
Aufbauten recht gut bewerten und die optimale Auswahl treffen.

branadic

Autor: Ulrich (Gast)
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Die 20 pF sind etwa die Eingangskapazität für den ganzen Verstärker, und 
200 MHz sind nur so ein Beispiel - als eine Frequenz die man wenigstens 
erreichen sollte. Bei dem Beispiel kommt man gerade mehr oder weniger 
zufällig auf etwas unter 50 Ohm.

Entsprechend ist der "hochohmige" Teiler aus der Schaltung oben auch 
nicht mehr für den 50 Ohm Eingang uneingeschränkt geeignet.

Mit kleinen Einschränkungen sieht der NE3508 nicht so schlecht aus, ich 
habe aber noch kein Quelle gefunden. Die NF Eigenschaften muss man aber 
ggf. vorher mal nachmessen - da ist die Idee mit dem Testboard nicht so 
schlecht. Gerade für den diskreten HF Teil wird man da um einen Test 
ohnehin kaum herum kommen.

Als Kandidaten sehe ich bis jetzt:
1) NE3508 - Probleme: NF rauschen ungeklärt, geringe Spannungsfestigkeit

2) ADA8417 - Probleme: Geringe Großsignal Bandbreite (bei ca. 100-500 
mVss Amplitude)

3) PMBFJ620, BF513 oder ähnlich - Probleme: Rauschen ?, Bandbreite nicht 
so hoch (ca. 300 MHz?)

Autor: branadic (Gast)
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Ulrich schrieb:
> Die 20 pF sind etwa die Eingangskapazität für den ganzen Verstärker

Die würde ich, entsprechendes Layout natürlich vorrausgesetzt, so hoch 
auch nicht unbedingt ansetzen wollen.
Wenn ich an das TDS5104B (1GHz Analogbandbreite) denke, da sollen es 
13pF sein, mein privates 2465A soll 15pF haben.

Ulrich schrieb:
> Mit kleinen Einschränkungen sieht der NE3508 nicht so schlecht aus, ich
> habe aber noch kein Quelle gefunden.

Mouser hat ihn im Programm, genauso wie Digikey. Ich habe auch noch ein 
paar Exemplare über und auch noch Vorversionen der finalen 
Huckepackplatine, von denen man ihn recyclen kann. ADA4817 im 
SO8-Package wäre ebenfalls in meiner Bauteilkiste vorhanden, PMBFJ620 
auch. BFR50 (direktes Replacement für den vorgeschlagenen BFQ67) müsste 
ich mir erst noch zulegen, genauso wie BSS139.

Wäre schön, noch ein paar potentielle Kandidaten der Liste hinzufügen zu 
können. Die Auswahl an JFETs ist ja doch eher überschaubar.
Ich stimme dir zu, ein Test ist quasi unumgänglich, Spice Modellen kann 
man auch nur bedingt trauen.

branadic

Autor: Thomas R. (tinman) Benutzerseite
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ADA8417 ? was ist das für ein bauteil, oder ist ADA4917 damit gemeint?

branadic, nimm den ADA4938-1 oder noch besser ADA4937-1, die haben auch
ausreichend bandbreite beim 2Vpp

Autor: branadic (Gast)
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Thomas R. schrieb:
> ADA8417 ? was ist das für ein bauteil, oder ist ADA4917 damit gemeint?

Da ist ihm sicherlich nur ein Schreibfehler unterlaufen und gemeint war 
der ADA4817.

Thomas R. schrieb:
> branadic, nimm den ADA4938-1 oder noch besser ADA4937-1, die haben auch
> ausreichend bandbreite beim 2Vpp

Und was genau soll damit angefangen werden? Damit willst du aber keinen 
hochohmigen LNA realisieren oder?

ADA4937/ADA4938: Ultralow Distortion Differential ADC Driver

branadic

Autor: Ulrich (Gast)
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Den ADA4937 könnte man ggf. als Ersatz für den Transistor hinter einem 
FET gebrauchen. Viel helfen tut es aber nicht.

Gemeint war oben der ADA4817-1 , also wirklich ein Tippfehler.

Autor: Thomas R. (tinman) Benutzerseite
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branadic schrieb:
>
> Thomas R. schrieb:
>> branadic, nimm den ADA4938-1 oder noch besser ADA4937-1, die haben auch
>> ausreichend bandbreite beim 2Vpp
>
> Und was genau soll damit angefangen werden? Damit willst du aber keinen
> hochohmigen LNA realisieren oder?
>

einfach ignorieren, wo ich die 500GOhm gesehen habe weiss
ich nciht mehr.

Autor: branadic (Gast)
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Ulrich schrieb:
> Den ADA4937 könnte man ggf. als Ersatz für den Transistor hinter einem
> FET gebrauchen. Viel helfen tut es aber nicht.

Ich denke das ein OpAmp an der Stelle mehr rauschen generieren wird als 
ein einzelner Transistor in Emitterfolgerschaltung könnte.

branadic

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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branadic schrieb:
> Ulrich schrieb:
>> Den ADA4937 könnte man ggf. als Ersatz für den Transistor hinter einem
>> FET gebrauchen. Viel helfen tut es aber nicht.
>
> Ich denke das ein OpAmp an der Stelle mehr rauschen generieren wird als
> ein einzelner Transistor in Emitterfolgerschaltung könnte.
>

Nach meiner bescheidenen Erkenntnis ist das immer der Fall, denn der 
OpAmp hat mindestens einen Transi mehr in der Eingangsstufe und dieser 
zweite Transi arbeitet größtenteils nichtkorrelierend zum Ersteren 
(damit schlägt sein Eigenrauschen auch größtenteils mit in die Rechnung 
ein). Deswegen benutzen die Puristen der Amateurfunker auch immer 
diskrete Transistorschaltungen.
Es hängt aber auch von der Umgebung des Verstärkers ab, ob sich das 
nennenswert negativ bemerkbar macht. Einfacher ist ein OpAmp fast immer.

Ein anderer Aspekt ist die freie Einstellung des Arbeitspunktes der 
Eingangsstufe. Damit kann man dann auch mit der DC-Rauschanpassung 
besser spielen. Notfalls durch Parallelschalten von Transistoren - was 
die Rauschimpedanz verändert.

Autor: Jochen Fe. (jamesy)
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Das Parallelschalten ist an und für sich nicht schlecht - aber die 
Kapazität steigt mit der Anzahl der Transistoren an.

Autor: branadic (Gast)
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Abdul K. schrieb:
> Wie willst du das Rauschen messen? Mit einem AD8307

Hab mal meine Bastelkiste durchsucht, AD8307 wäre ebenfalls vorhanden, 
um damit ggf. Rauschmessungen durchführen zu können. Würde nur an einer 
entsprechenden Messschaltung fehlen. Damit könnte man dann direkt an die 
FET-Stufe ohne den nachfolgenden LMH untersuchen, was den Messaufbau 
vereinfachen würde.

Abdul K. schrieb:
> Nach meiner bescheidenen Erkenntnis ist das immer der Fall, denn der
> OpAmp hat mindestens einen Transi mehr in der Eingangsstufe und dieser
> zweite Transi arbeitet größtenteils nichtkorrelierend zum Ersteren
> (damit schlägt sein Eigenrauschen auch größtenteils mit in die Rechnung
> ein).

Würde ich nicht unbedingt verallgemeinern wollen, kommt nicht zuletzt 
auch auf die verwendete Transe drauf an.

branadic

Autor: Jochen Fe. (jamesy)
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Mal eine dumme Frage: Warum das Rauschen mit einem sehr breitbandigen 
Logarithmierer messen?
Wie ich mitbekomme, sind doch auch hier und da Spektrumanalysatoren 
vorhanden..... für das 1/f-Rauchen wesentlich besser, denke ich. Da gibt 
es ein Bild, und nicht nur eine Zahl.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Oder ne breitbandige Soundkarte nehmen. Zumindest für JFET und MOSFET 
genau im richtigen Bereich. Tendenziell sollte das auch für fiese 
Transen gelten.

branadic hat doch einen Spekki, wenn ich mich recht erinnere.

Autor: branadic (Gast)
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Abdul K. schrieb:
> branadic hat doch einen Spekki, wenn ich mich recht erinnere.

Davon war nicht die Rede, mir steht nur einer zur Verfügung.

Uns interessiert ja vornehmlich das 1/f-Rauschen (rosa Rauschen) der 
verschiedenen LNAs und da hilft der Spektrumanalysator m.E. nur bedingt 
weiter, weil er nach unten hin in der Frequenz begrenzt ist. In meinem 
Fall startet der "Spekki" bei 9kHz.
Vielleicht wäre man mit einem (vorzugsweise digitalen) Oszilloskop und 
Vorverstärker (G>=100 z.B. OPA211) besser beraten. Die Auswertung könnte 
dann mit Programmen wie Matlab/Octave etc. am PC erfolgen (Stichwort 
PSD/Leistungsdichtespektrum).
In ähnlicherweise werden ja auch die Datenblattangaben diverser OPVs 
erstellt.
1. Bestimmung des Rauschens des Messaufbaus (Verstärker+Oszi)
2. Bestimmung des Rauschens mit DUT

Die Alternative zum Skope wäre ein ADC/DAQ-Board, was die Rauschquellen 
im Signalpfad natürlich reduzieren würde.
Eine Soundkarte würde ich nicht unbedingt verwenden wollen, da die 
meisten eh nicht bis DC herunter gehen und der zumeist definierte 
Frequenzbereich für 1/f-Rauschen (0.1 Hz - 100 kHz) damit auch nicht 
erreichbar wäre.

Was denkt ihr?

branadic

Autor: Ulrich (Gast)
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So ganz weit runter muss man beim Oszilloskop mit der Frequenz nicht. 
Interessant wäre eher so der Bereich 100 Hz bis 1 MHz beim NE3508. Da 
ist im Datenblatt nichts drüber zu finden - weil halt nicht der typische 
Anwendungsbereich. Im Prinzip würde auch schon reichen wenn man das 
Rauschen von etwa 100 Hz bis 20 KHz misst. Mit einem Maximum im Rauschen 
irgendwo zwischen 100 kHz und 10 MHz würde ich eher nicht rechnen.  Von 
daher würde auch die Soundkarte schon reichen.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Ich denke, die Soundkarte würde reichen. Ansonsten hätte ich sowas auch 
nicht geschrieben.
Wenn ich davon keine Ahnung hätte, hätte ich es auch nicht geschrieben!

Irgendwie habe ich mit branadic immer Kommunikationsprobleme.


Mit einer EMU0202 kann man den ganzen VLF-Bereich bis ca. 90KHz 
empfangen. Das machen Hunderte von Usern so. Alles was es dann noch 
braucht, ist ein JFET oder low-noise OpAmp als Buffer für eine 1m 
Drahtantenne. 115dB Dynamikbereich bis ca. 60KHz und danach 
kontinuierlich weniger bis den 90KHz. Dort hat sie ca. 60dB.

Eine EMU0202 habe ich natürlich da. Allerdings keinen Meßaufbau für die 
Transe. Ohne definiertem Quellwiderstand (besser vollständiger 
Impedanzdefinition) ist die Sache allerdings erstmal sinnlos.

Autor: branadic (Gast)
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Abdul K. schrieb:
> Ich denke, die Soundkarte würde reichen. Ansonsten hätte ich sowas auch
> nicht geschrieben.
> Wenn ich davon keine Ahnung hätte, hätte ich es auch nicht geschrieben!
>
> Irgendwie habe ich mit branadic immer Kommunikationsprobleme.

Wir haben nicht wirklich Kommunikationsproblem, Abdul.
Soweit ich mich informiert habe, sind die gemessenen Signalpegel einer 
Soundkarte nun mal alles andere als definiert. Auf diese Problematik 
wird auch in der Anleitung zum Programm Soundcard Oszillograph 
hingewiesen:

"...Die Angabe der Amplitude erfolgt in Einheiten der Divisions (Div) 
des Oszillographenfensters und wird für beide Kanäle getrennt oberhalb 
des Oszillographenfensters angezeigt. Der Amplitudenwert entspricht der
digitalisierten Spannung geteilt durch 32768. Dies entspricht der 16Bit 
Auflösung der Daten, die von der Soundkarte aufgenommen werden. Dies 
bedeutet, dass die maximale Amplitude einen Wert von 1 annimmt.
Aufgrund der verschiedenen Einstellungsmöglichkeiten der Lautstärke in 
Windows lässt sich die absolute Spannung hierbei aber nicht direkt 
bestimmen! Die dargestellten Werte sind daher in willkürlichen Einheiten
zu verstehen..."

Dir von dir angepriesene EMU0202 habe ich nicht, vielleicht ist das bei 
der mit den Pegeln ja anders, sondern nur die Standardsoundkarte die 
heutzutage in einem Standard-PC/Laptop integriert ist.
Daher hätte ich persönlich die bei mir vorhandene Soundkarte nicht für 
derlei Messungen verwendet.

branadic

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Natürlich kann man eine Soundkarte kalibrieren. Auch das machen diverse 
Leute, u.a. um dann absolute Werte für Feldstärken angeben zu können.

Dein obiges Zitat klingt eher als Ansprache an unbedarfte User <eines 
mir unbekannten Programms>.

Nehmen würde man eher SpectrumLab. Es gibt auch noch diverse andere 
Klippen zu umschiffen, z.B. muß ein ASIO-Treiber verwendet werden.


Mach mal Messungen mit deiner Soundkarte. Eventuell hast du eine 
praktikable, wie ich z.B. auch im PC. Die geht bis 24KHz aalglatt durch. 
(Die EMU0202 ist schlicht die preiswerteste der externen 
Breitbandkarten)

Typischerweise ist die untere Eckfrequenz bei ca. 10Hz und von den Specs 
sind es meist NE5532 ähnliche OpAmps am Eingang.

Autor: Ralf (Gast)
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Abdul K. schrieb:
> Die geht bis 24KHz aalglatt durch
Könnte man "aalglatt durch" in ingenieurmässigen Zahlen ausdrücken?

Für Soundanwendungen, wo "Musiker" mit den Ohren messen, machen ein paar 
dB ripple nicht viel aus. Aber wenn es um Messungen geht, hätte ich 
gerne +/- 0,01dB genau und das produzieren Soundkarten nämlich nicht.

In unserer Firma wird daher mit Messequipment gemessen und nicht mit 
Soundkarten!

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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In meiner 'Firma' wird eben billig gemessen. Du kannst ja mal 
ausrechnen, wie lange du brauchen wirst bis der Bolide von Agilent sich 
gerechnet hat.

Sei es drum. Wenn man sowas rumstehen hat, dann sollte man es nutzen. 
Einen Phasenrauschen-Meßplatz von Agilent wäre mir auch sehr willkommen.


Aalglatt im Sinne der Anzeige von SpectrumLab. Da kann man vielleicht 
3-5dB Unterschiede erkennen. Bislang war mir das nicht sonderlich 
wichtig, daher habe ich es nicht genau untersucht.

Für die hier gestellte Anforderung, ist das nicht sonderlich wichtig. 
Die Unterschiede von Pegel und Eckfrequenzlage werden beträchtlich 
ausfallen!

Meine PC-Soundkarte ist insofern kaputt, als sie von Haus aus keinen 
Antialias-Filter am Eingang hat. Kommt mir technisch zum Vorteil. Bei 
einem Sigma-Delta-Wandler ist das aber auch nicht so kritisch. ->siehe 
Theorie dieser Wandler.
Und da das mir vor allem was Rauschteppich und Bandbreite nicht reichte, 
kief ich eben EMU0202. Da sind Welten dazwischen!


Außerdem wirst du mit deinem tollen Equipment auch DC messen können, was 
ne Soundkarte überhaupt nicht mitmachen will.

Autor: Ingenieur (Gast)
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Abdul K. schrieb:
> Da kann man vielleicht
> 3-5dB Unterschiede erkennen.
Nur so am Rande: 3-5 DB sind 30%-40% Unterschied, also Nutz zu Stör = 
2:1!

Wenn Du was messen willst, brauchst Du 100000:1 (100 dB), sonst kannst 
Du Deine 16 Bit Soundkarte vergessen. Ausserdem: Was nützt ein 
Rauschspektrum bis 20kHz? Das ist doch eine vollkommen nutzlos 
Information. Ich denke, ich wollt hier in die MHz bauen?

Ich fürchte, ohne geeignetes Messtechnikzubehör wird das nichts.

Autor: branadic (Gast)
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Abdul K. schrieb:
> Natürlich kann man eine Soundkarte kalibrieren. Auch das machen diverse
> Leute, u.a. um dann absolute Werte für Feldstärken angeben zu können.

Mir ist das Kalibrieren schlichtweg zu viel Aufwand, wenn ich dafür 
genauso gut ein Oszilloskop verwenden kann.

> Dein obiges Zitat klingt eher als Ansprache an unbedarfte User <eines
> mir unbekannten Programms>

Magst du jetzt anecken oder wie soll ich deine Aussage verstehen?

Ich bleib dabei, eine Messung mit einem Oszilloskop und entsprechendem 
rauscharmen Operationsverstärker (OPA27, OPA211) mit hoher Verstärkung 
halte ich für 1000mal aussagekräftiger als alles andere Behelfswerkzeug.
Als Anregung vielleicht mal das hier:

http://docs.google.com/gview?url=http://www.lecroy...

Eine Messung mit einem 14bit Scope (100MS und 8M Speicher) sollte 
zusammen mit dem rauscharmen Vorverstärker mehr als ausreichend sein, um 
aussagekräftige Resultate zu erzielen.

branadic

Autor: Ingenieur (Gast)
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Das Wegmessen des Rauschens bedarf aber keines besonders tiefen 
Speichers, wenn man eine Kalibrationsfunktion in einen Microcontroller 
integriert. Wäre nur ein Akkumulator der 2hochN mal addiert. Für einen 
14 Bit ADC müssten es >2hoch28 Messungen sein. -> bei 100MHz also gut 
3sec.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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branadic, du darfst es gerne so messen wie du möchtest. DU warst der, 
der fragte. Ich gabe ne Antwort für Billigheimer.

Zu deinem Programm kann ich nichts sagen. Ich kenne es nicht.

Autor: branadic (Gast)
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Abdul K. schrieb:
> branadic, du darfst es gerne so messen wie du möchtest. DU warst der,
> der fragte. Ich gabe ne Antwort für Billigheimer.

Richtig, ich fragte, aber nur um mich mit den Projektbeteiligten 
abzustimmen, nicht das es hinterher heißt die Messungen wird 
angezweifelt. Auf deine Antwort habe ich dir lediglich zu verstehen 
gegeben, dass m.E. nach eine Soundkarte kein geeignetes Messmittel ist 
und ich andere Lösungen bevorzuge. Du darfst jetzt übrigens damit 
aufhören mit dem Finger auf mich zu zeigen ;)
Ich verfolge gerade eine Lösung für die Rauschmessung. Bis zu ersten 
Ergebnissen dürfte es aber noch eine Weile dauern. Wenn sich noch jemand 
anderes der Vorarbeit anschließen möchte oder sich berufen fühlt eigene 
Messungen durchzuführen, nur zu, jede Hilfe ist willkommen.

branadic

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Die ganzen time-nuts benutzen alle Soundkarten für ihre supergenauen 
Zeitmessungen. Solange du nicht über 100KHz messen mußt, sollte das 
schon der effektivste Weg sein.
Bruce hat sogar diverse Schaltungsvorschläge auf seiner Seite. So kann 
das Rauschen in den Dynamikbereich der Soundkarte entsprechend angehoben 
werden.

Hier noch genauere Details zu EMU0202:
http://www.telepostinc.com/soundcards.html
http://www.steila.com/USB4IO/EMU0202/EMU0202.html
http://www.libinst.com/EMU%200202%20USB.htm

Vor ein zwei Tage sah ich auch den Frequenzgang der EMU0202. Finde den 
Link aber gerade nicht. Mehr als 1dB Ripple war es aber nicht.

Soweit ich weiß, benutzt die Karte NE5532 am Eingang.

Bislang hatte mich die absolute Genauigkeit wenig interessiert. Bei 
Funkanwendungen kommt es viel mehr auf den Dynamikbereich und das 
Minimumrauschen an.


Hach, da paßt ja mein Thread zu rauscharmen Spannungsquellen wie die 
Faust aufs Auge. Viel Spaß!

Autor: Ulrich (Gast)
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Ob man jetzt eine Soundkarte oder ein Oszilloskop nimmt, ist relativ 
egal. Es geht erst mal nur darum die Größenordnung des Rauschens bei 
niedriger Frequenz zu messen. Im Prinzip ist der kritische 
Frequenzbereich wohl etwa 1 kHz - 1 MHz, über den sich das Datenblatt 
ausschweigt, wo man aber eine Andeutung in Richtung viel 1/f Rauschen 
hat - nur halt nichts konkretes.  Gerade beim 1/f Rauschen muss man mit 
deutlichen Unterschieden von Exemplar zu Exemplar rechnen - so genau 
muss die Messung auch nicht sein.  Die Frage ist mehr ob wir bei 10 kHz 
mehr bei 10 nV/Sqrt(Hz) sind (wäre gut) oder vielleicht schon bei 1000 
nV/Sqrt(Hz) - das wäre schlecht, ist aber nicht ausgeschlossen. Wenn es 
an der Grenze liegt, kann man sich immer noch über ein genaue 
Kalibrierung Gedanken machen. So reicht ein 100 K Widerstand als 
Referenz, wenn man als OP einen guten JFET Typen (z.B. OPA134 oder 
ähnlich) nimmt und gerade keinen OP27 oder ähnlich.

Die Soundkarte bietet sich halt an, wenn man kein DSO mit interface zum 
PC hat. Die hohe Dynamik ist hier auch eher weniger gefragt.

Autor: branadic (Gast)
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Ulrich schrieb:
> Im Prinzip ist der kritische
> Frequenzbereich wohl etwa 1 kHz - 1 MHz, über den sich das Datenblatt
> ausschweigt, wo man aber eine Andeutung in Richtung viel 1/f Rauschen
> hat - nur halt nichts konkretes.

Ulrich schrieb:
> Die Soundkarte bietet sich halt an, wenn man kein DSO mit interface zum
> PC hat. Die hohe Dynamik ist hier auch eher weniger gefragt.

Vorraussetzung bei der Messung mit einem DSO ist nicht nur die 
PC-Anbindung, viel entscheidender ist ein ausreichend tiefer 
Samplespeicher. Angenommen man möchte den Bereich bis 0.1 Hz - 100kHz 
betrachten, dann wäre die mindestens notwendige Aufnahmelänge 10s @ 
200kS, bei 8bit Vertikalauflösung also 2MB.

Welches Messgerät nun genau zum Einsatz kommen wird muss ich noch final 
klären, hätte zwei potentielle Möglichkeiten im Visier.
Momentan bin ich dran eine Testumgebung nach AN83 zu realisieren (10 Hz 
- 100 kHz). Wenn ich schon den Aufwand einer solchen Messung betreibe, 
dann auch mit der notwendigen Disziplin und Vorbereitung.
Es wird aber eine Weile brauchen bis der Aufbau realisiert ist und erste 
Messergebnisse zur Verfügung stehen.
Ich halte an einer Auswertung mit Octave fest, das Skript dafür ist so 
gut wie fertig.

branadic

Autor: branadic (Gast)
Datum:

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Kurzer Bericht zum aktuellen Stand:
Ich habe ein paar BSS139 und mittlerweile auch LND150, um später die 
Auswirkung auf den Frequenzganz prüfen zu können. BSS139 dürfte leichter 
zu besorgen sein, dass wurde ja schon hier diskutiert.
Die Platine für die Rauschmessung nach AN83 muss noch fertig gelayoutet 
werden. Dazu kommen dann noch die einzelnen Modulplatinen für das 
jeweilige DUT.
Vorrätig habe ich nun NE3508, PMBFJ620+BFR50, MMBFJ310, BF998, 
ADA4817-1. Da bisher keine Vorschläge weiterer in Frage kommender 
Bausteine unterbreitet worden sind bleibt es vorerst bei diesen 
Kandidaten.

branadic

Autor: Steffen H. (avrsteffen)
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Hallo

Ich dachte schon die ganze Sache ist gestorben. Schön, dass brandic noch 
so hartnäckig ist.

Leider kann ich nichts dazu beitragen, da Anlogtechnik in dieser 
Größenordnung einfach zuviel für mich ist.

Allerings bin ich schon auf die Messergebnisse der Rauschmessung 
gespannt.


LG Steffen

Autor: branadic (Gast)
Datum:

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Steffen H. schrieb:
> Ich dachte schon die ganze Sache ist gestorben. Schön, dass brandic noch
> so hartnäckig ist.

Nein, gestorben ist nichts, nur läuft das alles unter der Rubrik 
"Freizeit" und nicht Hauptberuf, daher wird es eine Weile dauern bis 
Ergebnisse vorliegen.
Das hat auch nichts mit Hartnäckigkeit zu tun.

Steffen H. schrieb:
> Leider kann ich nichts dazu beitragen, da Anlogtechnik in dieser
> Größenordnung einfach zuviel für mich ist.

Seltsam das alle immer zurückschrecken, man kann doch bei solch einer 
Aufgabe im schlimmsten Fall dazu lernen. Was ist denn daran 
Größenordnungen zu viel? Oder anders gefragt, was ist dann weniger 
anspruchsvolle Analogtechnik? Jetzt kommt mir nicht mit Spannungsteilern 
o.ä.

Steffen H. schrieb:
> Allerings bin ich schon auf die Messergebnisse der Rauschmessung
> gespannt.

Ja, auf Ergebnisse sind witzigerweise viele Leute gespannt nur den 
Aufwand einer Messung will sich irgendwie niemand antun. Da drängt sich 
irgendwie förmlich der Verdacht auf, dass die zuvor genannte Aussage nur 
als Ausrede dient dem Messaufwand zu entgehen und man ist gewillt 
darüber nachzudenken die Ergebnisse für sich zu behalten, denn 
profilieren kann man sich auch anderweitig, da braucht es diese 
Plattform hier nicht.

branadic

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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branadic schrieb:
> Vorrätig habe ich nun NE3508, PMBFJ620+BFR50, MMBFJ310, BF998,
> ADA4817-1. Da bisher keine Vorschläge weiterer in Frage kommender
> Bausteine unterbreitet worden sind bleibt es vorerst bei diesen
> Kandidaten.
>
> branadic

Alter Meckerer! Du weißt doch genau, das wir schmarotzen wollen!

Von deiner Liste bleibt eh nur der NE3508 übrig. Die anderen sind 
schlicht zu langsam für 900MHz - zumindest wenn du bei DC-fähig bleiben 
willst. Oder wurde diese Zahl mittlerweile gekippt?

Das Projekt hat auch was mit Münchhausen zu tun, denn die wenigsten 
werden etwas vergleichbares bereits haben oder messen können.

Ich würde an deiner Stelle nochmal über die Amateurfunker herfallen und 
deren Projekte besichtigen. Die Eingangsstufe eines Perseus oder 
ähnlicher SDRs z.B. Der Dynamikbereich ist bei einem Scope nicht ganz so 
entscheidend - da kommst du einfacher weg als die Funker. Die brauchen 
hohe Aussteuerbarkeit UND wenig Rauschen bei HOHER Bandbreite.


Für 900MHz könnte ein SA602 noch gehen. Bei dem hast du symmetrischen 
Signalweg und kannst den Oszillatoreingang als Regler benutzen. Mehrere 
in Reihe würden einen netten regelbaren Vorverstärker ergeben. Mit ca. 
10dB pro Stufe ist er auch gutmütig. Und schwingen sah ich denn bislang 
nie (außer an seinem Oszillator). Pro Stufe könnte man den 
differentiellen Eingang tauschen, was die Schwingneigung weiter 
reduzieren würde. Die NF-Spec ist auch nicht schlecht und geringer 
Stromverbrauch. Wenn man den Oszillator direkt steuert, kann man das IC 
bis 1,3GHz verwenden. Die internen Transen haben ein ft=8GHz. Ich denke 
das ist einen Versuch wert. Den Offset könnte man per einfachem Poti 
korrigieren.

Wenn ich nichts übersehen habe. Ist schonwieder lange her.

Autor: Jodler (Gast)
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Wo sahst Du denn diese Daten des SA602? Ich finde da nichts in der Höhe.
gruss

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Das steht nicht im Datenblatt. Stammt wohl aus einem SA-Projekt.

Aber über die Schiene differentielles I/O kommt mir noch ne Idee: In den 
Datenblättern für schnelle AD-Wandler schauen, was die als Treiber-OpAmp 
benutzen. Wenn ein solcher Wandler 14 Bit oder noch mehr hat, muß er 
zwangsläufig rauscharm sein.

Autor: branadic (Gast)
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Abdul K. schrieb:
> Von deiner Liste bleibt eh nur der NE3508 übrig.

Davon bin ich auch überzeugt.

Abdul K. schrieb:
> Die anderen sind
> schlicht zu langsam für 900MHz - zumindest wenn du bei DC-fähig bleiben
> willst. Oder wurde diese Zahl mittlerweile gekippt?

Nein, an der DC-Fähigkeit hat sich nichts geändert, aber du darfst den 
ADA4817 nicht vergessen.

Abdul K. schrieb:
> Ich würde an deiner Stelle nochmal über die Amateurfunker herfallen und
> deren Projekte besichtigen.

Ich nicht und deswegen bleibe ich in der Hinsicht auch resistent. Ich 
möchte eine hochohmige Eingangsstufe und keinen dauerhaften 50Ω-Eingang, 
zumindest nicht in dieser Variante. Das heißt nicht, dass sich auf der 
Basis nicht vielleicht eine veränderte Variante umsetzen lässt, aber ich 
habe das für mich im Moment nicht vorgesehen.

Das heißt ja nicht, dass ich das Konzept vorgeben und alle anderen 
sollen bedingungslos folgen, ganz bestimmt nicht. Ich habe mich jetzt 
aber auf ein Konzept festgelegt und verfolge das auch weiter. Gerne 
beobachte ich aber parallele Entwicklungen die hier möglicherweise 
entstehen, auch andere Konzeptansätze. Nur wenn ich jedes mal mein 
Konzept kippen würde wenn jemand eine bessere Idee zu haben meint käme 
am Ende nie etwas bei heraus.

Abdul K. schrieb:
> In den
> Datenblättern für schnelle AD-Wandler schauen, was die als Treiber-OpAmp
> benutzen. Wenn ein solcher Wandler 14 Bit oder noch mehr hat, muß er
> zwangsläufig rauscharm sein.

Das Problem ist weniger schnelle und genügend rauscharme 
Operationsverstärker zu finden (nur als Beispiel sei der LMH6554 
genannt), vielmehr ist ein deutlich höherer Aufwand für einen VGA 
notwendig, damit man am Ende nicht von 14Bit nur ENOB=8Bit hat. Zusammen 
mit einer hohen Analogbandbreite >500MHz und der digitalen Umgebung ist 
das eine enorme Herausforderung.

branadic

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Wenn du einen VGA realisieren willst, dann würde ich doch nochmals auf 
den SA602 hinweisen. Es gibt dir ja vermutlich weniger auf Preis, Größe 
der Schaltung, Abgleichfreiheit an. Klar, für ein Industrieprodukt 
könnte man diesen Schaltkreis kippen, außer das Gerät wäre wirklich 
5KEuro aufwärts.

Das wären dann 3KOhm Eingangswiderstand. Noch zu niedrig?

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Es gibt auch noch andere Verstaerker , zB den LTC6409.

Autor: Ulrich (Gast)
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Der SA602 ist ein nette Alternativ für den LMH6518 - aber kaum für den 
FET, wenn man eine low cost version, mit gut erhältlichen Teilen plant.

Als Ersatz für den JFET wird es dann aber im NF Bereich schwer - einfach 
weil der Eingangsstrom und das Stromrauschen zu hoch ist für 1 M 
Eingangswiderstand. Das gleiche wird für praktisch alle Verstärker auf 
Basis von BJTs gelten.

Der NE3508 ist gut für den HF Bereich. Wie gut der bei niedrigeren 
Frequenzen ist, müsste man noch sehen, denn die Datenblätter schweigen 
sich da aus.  Wenn der im NF Bereich schlecht ist, könnte man sich den 
JFET auch sparen, denn ab rund 100 MHz ist der Eingang nicht mehr so 
hochohmig und BJTs wären auch nicht unbedingt schlechter.
Nur dass man dann 2 Bereiche hätte: einmal 1 M Ohm mit JFET bis z.B. 100 
MHz und dann 50 Ohm mit BJTs.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Ja Ulrich. Soweit war man bereits vor vielen Jahren. Offensichtlich gibt 
es unüberwindbare Grenzen. Der Klassiker ist der Frequenzzähler mit 
einem hochohmigen NF- und einem niederohmigen HF-Eingang. Passend dann 
dazu die Eingangs-LPF zweimal vorhanden.

Es wird eine langwierige Suche werden. Wer was Gutes findet, wird es 
meist für sich behalten.

Ich müßte den Thread jetzt wieder komplett lesen, würde einfach sagen 
das 300MHz die Obergrenze für hochohmige Systeme sind. Warum branadic 
bis 900MHz gehen will, ist mir entgangen/vergessen. Unter 1pF ist kaum 
zu kommen. Das wäre dann immer niederohmig ab 300MHz!

Autor: W.S. (Gast)
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Abdul K. schrieb:
> Es wird eine langwierige Suche werden...

Aber nur dann, wenn man ziellos ist.

Am Anfang stand doch ne klare Ansage: Es soll eine Eingangsstufe werden 
für sowas wie einen Oszillografen, egal ob digital oder nicht. Das heißt 
ganz klar, daß sie 1M//20pF von außen gesehen haben muss, denn sonst 
könnte man keine üblichen Tastteiler anschließen. Ob so ein Eingang 
nackt 220 Volt aushalten muß, zweifle ich hier mal schlichtweg an. 
Festigkeit gegen 220 Volt am Eingang des Tastteilers ist aber schon viel 
realistischer. Der Eingang selber sollte nach meinem Gefühl aber schon 
+/- 30 V aushalten können, ohne abzubrennen. Bei der 50 Ohm Stellung 
wäre das aber zuviel, weswegen eine kleine SMD-Sicherung direkt im 
Eingang als Sündenbock wohl eine passable Idee wäre.

Naja, und eine Bandbreite von echten 900 MHz halte ich für ein bissel 
heftig. Ich denke mal, wenn man auf echte 350 MHz (-3dB) kommt, dann ist 
das schon als voller Erfolg zu werten. Bliebe noch das Rauschen. 
Vielleicht setzt sich mal jeder, der hier mitliest, an seinen Oszi, 
klemmt den Massekroko an den Eingang des Tastteilers, dreht die 
Verstärkung auf soweit wie es geht und schätzt mal ab, wie breit die 
Nullinie bei voller Bandbreite aussieht. Damit wir hier mal ein paar 
Richtwerte bekommen, wie es mit dem Rauschen bei kommerziellen Oszis 
aussieht.

Ich hatte vor einiger Zeit auch mal eine Eingangsstufe mit dem ADA4817 
konzipiert und mir mal als Muster aufgebaut. Geht zumindest bis 160 MHz 
ohne erkennbaren Abfall (weiter hat mein Wobbler nicht gereicht).
Die Überspannungsfestigkeit und den Frequenzgang hab ich nach folgendem 
Schema gemacht: Direkt an der Buchse ein 180 k Widerstand zum E+. von 
dort aus ein 820k//18pF gegen Masse. Parallel zu dem 180 k Widerstand 
eine Reihenschaltung aus 470 Ohm und so ca. 68..100 pF (Abgleich). Also 
ein frequenzkompensierter Spannungsteiler mit 1 M Eingangswiderstand und 
ca. 80 % Ausgang. Die Gegenkopplung des ADA war niederohmig und die 
Verstärkung hatte ich auf etwas über 2 eingestellt - das ist aber je 
nach Anwendung diskutabel. Das Teil ist spannungsfest, wenn man für 
den Eingangsteiler 1206 benutzt. Bei 30..40 V und 180 k vor den 
Gateschutzdioden passiert dem OpV nix und den Stromstoß über die 470 Ohm 
+ ca. 100 pF sollten die auch vertragen. Hinter diesem Gebilde hat man 
es niederohmig und kann dort nach Belieben weiter verfahren.

W.S.

Autor: branadic (Gast)
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W.S. schrieb:
> Am Anfang stand doch ne klare Ansage: Es soll eine Eingangsstufe werden
> für sowas wie einen Oszillografen, egal ob digital oder nicht. Das heißt
> ganz klar, daß sie 1M//20pF von außen gesehen haben muss, denn sonst
> könnte man keine üblichen Tastteiler anschließen. Ob so ein Eingang
> nackt 220 Volt aushalten muß, zweifle ich hier mal schlichtweg an.
> Festigkeit gegen 220 Volt am Eingang des Tastteilers ist aber schon viel
> realistischer. Der Eingang selber sollte nach meinem Gefühl aber schon
> +/- 30 V aushalten können, ohne abzubrennen.

Dem kann ich nur zustimmen. Nichts desto trotz werde ich, wie schon 
angedeutet, beide Varianten (BSS130 und ND150) im Verlauf der Arbeit 
testen. Um aber mal eine Hausnummer zu nennen:

TDS5104B

1MΩ, 18pF
≤400 V peak. Derate at 20 dB/decade
to 9 VRMS above 200 kHz

50Ω
5 V RMS with peaks < ±30 V
<100 mV/div <1 VRMS
≥100 mV/div <5 VRMS

W.S. schrieb:
> Naja, und eine Bandbreite von echten 900 MHz halte ich für ein bissel
> heftig. Ich denke mal, wenn man auf echte 350 MHz (-3dB) kommt, dann ist
> das schon als voller Erfolg zu werten. Bliebe noch das Rauschen.

Das wir uns nicht falsch verstehen, die volle Bandbreite sollte 
prinzipiell zumindest an 50Ohm erreichbar sein, bei passiven Tastköpfen 
mit einer eigenen Grenzfrequenz von max. 500MHz sollte dennoch die 
Eingangsstufe nicht das begrenzende Element darstellen, sodass hier 
zumindest von der Eingangsstufe her genug Reserven vorhanden sein 
sollten.

W.S. schrieb:
> Damit wir hier mal ein paar
> Richtwerte bekommen, wie es mit dem Rauschen bei kommerziellen Oszis
> aussieht.

Nun, das ist recht kritisch. Zumindest mit dem LMH6518 machen mehr als 
ENOB=9bit kaum Sinn. Dazu sei auf das Datenblatt des LMH6518 
hingewiesen, es geht von 8DIV auf dem Bildschirm aus:

Vertical Scale -- Minimum SNR with 200MHz Filter
1m - 3mV/Div -- 44dB
3m - 10mV/div -- 52.0dB
10m - 0.1V/div -- 53.4dB
0.1 - 1V/div -- 53.4dB
1 - 10V/div -- 53.4dB

Daraus lässt sich die Rauschzunahme für die anderen Bandbreiten 
ableiten. wenn ich mich nicht verrechnet habe sieht das dann wie folgt 
aus:

Vertical Scale -- Minimum SNR with 350MHz Filter
1m - 3mV/Div -- 41.57dB
3m - 10mV/div -- 49.57dB
10m - 0.1V/div -- 50.97dB
0.1 - 1V/div -- 50.97dB
1 - 10V/div -- 50.97dB

Vertical Scale -- Minimum SNR with 650MHz Filter
1m - 3mV/Div -- 38.88dB
3m - 10mV/div -- 46.88dB
10m - 0.1V/div -- 48.28dB
0.1 - 1V/div -- 48.28dB
1 - 10V/div -- 48.28dB

Vertical Scale -- Minimum SNR with 750MHz Filter
1m - 3mV/Div -- 38.26dB
3m - 10mV/div -- 46.26dB
10m - 0.1V/div -- 47.66dB
0.1 - 1V/div -- 47.66dB
1 - 10V/div -- 47.66dB

Vertical Scale -- Minimum SNR with 900MHz Filter
1m - 3mV/Div -- 37.476dB
3m - 10mV/div -- 45.47dB
10m - 0.1V/div -- 46.87dB
0.1 - 1V/div -- 46.87dB
1 - 10V/div -- 46.87dB

Mit DR_dB ≈ 6.02*n ergibt sich:

DR_dB(8bit)=48.16dB
DR_dB(9Bit)=54.18dB
DR_dB(10bit)=60.2dB

Man kann nun abwägen ob das Rauschen des ADC mit Einfluss nehmen soll 
oder nicht. Bei 10Bit und ENOB=9Bit dominiert eindeutig das Rauschen der 
Eingangsstufe.
Um mal ein Gefühl entwickeln zu können anbei mal zwei Messungen am 
TDS5104B nach der Gerätekalibrierung im DSO- und im DPO-Modus bei 
jeweils gleicher Zeitbasis. Der Eingang wird Geräteintern auf GND 
gelegt. Zusätzlich wird noch der Peak-Peak-Wert gemessen. Tektronix 
selbst bezeichnet das TDS5104B als Midrange-Oszilloskop.

branadic

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Ich habe mal etwas auf meiner Festplatte gewühlt: Würde den BF862 
vorschlagen. Er schafft die 900MHz nicht ganz, ist aber vermutlich die 
beste Wahl. Beschaffbar, SPICE-Modell, billig.

Wenn er der Sieger wird, dann möchte ich im Gegenzug eine Eingangsstufe 
fertig aufgebaut.

Autor: Ulrich (Gast)
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Der BF862 ist bekannt als sehr rauscharmer (NF Bereich) Typ, hat aber 
auch ein große Eingangskapazität (10 pF) da kann da schon knapp werden 
um insgesamt, mit Schutzschaltung auf 20 pF oder besser 15 pF zu kommen. 
Dazu kommt das zu ganz hohen Frequenzen das Rauschen auch wieder 
ansteigen kann.

Für eine geringere Bandbreite (z.B. 50 MHz) wäre das sicher eine gute 
Wahl.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Ulrich, warum bist du eigentlich praktisch immer auf der negativen 
Seite? Lese dir mal deine eigenen Beiträge durch. Das ist ja 
beängstigend. Mach mal einen positiven Vorschlag. Du weißt doch einiges.

zurück zum Thema:
Tja. 10pF sind 50 Ohm bei 300MHz. Was die Kapazität angeht, ist der 
BF998 sicherlich interessanter. Der ist für bis zu 1GHz als <regelbarer> 
LNA gedacht für TV und Radio -Empfänger.
Man könnte eine DC-Korrekturschleife drumherum bauen. Das wäre dann 
genau so wie bei vielen Fotodioden-Verstärkern. Da gibts einige 
Beispiele u.a. bei LTC und Hobbs.

Autor: branadic (Gast)
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Abdul K. schrieb:
> Wenn er der Sieger wird, dann möchte ich im Gegenzug eine Eingangsstufe
> fertig aufgebaut.

Ulrich schrieb:
> Der BF862 ist bekannt als sehr rauscharmer (NF Bereich) Typ, hat aber
> auch ein große Eingangskapazität (10 pF) da kann da schon knapp werden
> um insgesamt, mit Schutzschaltung auf 20 pF oder besser 15 pF zu kommen.

Abdul K. schrieb:
> Ulrich, warum bist du eigentlich praktisch immer auf der negativen
> Seite? Lese dir mal deine eigenen Beiträge durch. Das ist ja
> beängstigend. Mach mal einen positiven Vorschlag. Du weißt doch einiges.

Also ich sehe den BF862 jetzt auch nicht unter den primären Kandidaten 
und das sage ich nicht als Pessimist, sondern als Realist (das ist ein 
kleiner aber feiner Unterschied).

Ich hoffe, dass ich in Kürze mit dem Welec-Projekt vollends durch bin, 
um mich auf die Thematik Rauschmessung konzentrieren zu können.

branadic

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Dann versuch dein Glück eben mit dem BF998. Mir fällt noch das Stichwort 
Cascode zweier JFETs ein. Damit kann man die Eingangskapazität drastisch 
verringern.

Autor: Ulrich (Gast)
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Bei den meisten Eingangsstufen ist der erste FET als Sourcefolger 
geschaltet - die Cascode passt da nicht. Als Source Folger kann die 
Eingangskapazität noch kleiner werden. Damit relativiert sich aber auch 
die Eingangskapazität beim BF862 - die Angabe von 10 pF ist da für 
Common Source, ggf. schon mit Cascode.

Der BF998 ist schon ein Dual Gate FET - hat also schon intern so etwas 
ähnliches wie eine Cascode und hat auch eine kleine Eingangskapazität. 
In wie weit ein 2 Gate MOSFET als Sourcefolger geeigent ist, weiss ich 
wirklich nicht, gemacht sind sie nicht dafür, ich wüsste aber auch nicht 
wieso nicht.

Der zuerst erwähnte NE3508 ist schon sehr gut. Das einzige was da noch 
offen ist, ist halt das Rauschen im NF Bereich. So schlecht stehen die 
Chancen nicht das der geht.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Nein, beim BF998 natürlich keine Cascode. Das ist kein JFET! Bezieht 
sich auf J310, BF862 und Konsorten.

Soweit ich weiß, ist der BF862 nahe am theoretisch möglichen. Weitere 
Anpassung wäre nur durch eine Änderung der Die-Größe möglich - kann man 
aber nicht kaufen :-)

Für GaAs gilt Eckfrequenz ca. 100KHz. Vielleicht findet sich was mit 
SiGe.

Autor: Ulrich (Gast)
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Wenn die Eckfrequenz für das einsetzen von 1/f Rauschen ist, ist das gar 
nicht so schlecht. Da das breitbandige Rauchen so niedrig ist, wäre dann 
auch bei 10 kHz noch ein brauchbarer Rauschlevel gegeben.

Das ist vielleicht für einige Messungen im NF Bereich nicht optimal, 
aber für die meisten Messungen kann man damit gut leben.  Außerdem hat 
man bei 10 kHz auch schon merkliches Rauschen von dem 100 K Widerstand 
des 1:10 Teiler. Der parallele Kondensator hilft da nicht mehr so viel. 
Da wäre dann eine größere erlaubte Amplitude gefragt. Mit einem externen 
passiven 1:10 Tastkopf hat man noch zusätzliches Rauschen - die 
"Eckfrequenz" liegt da auch bei rund 10 kHz. Wirklich helfen würde ein 
kleineres rauchen im NF Bereich also nur ohne Tastkopf und ohne Teiler, 
also bei maximaler Empfindlichkeit.

Wenn man wirklich das geringe Rauschen im NF Bereich braucht müsste man 
da einen separaten Verstärker haben, mit Bandbegrenzung und einer 
größeren erlaubten Amplitude, damit man den Teiler erst später braucht.

Der übliche Eingang am Oszilloskop ist halt ein Kompromiss, und für 
Extremfälle braucht man dann einen passenden Verstärker je nach Quelle. 
Dabei ist vor allem ein passiver Tastkopf weit weg vom möglichen 
Optimum.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Und, was geht ab?

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