Hallo, kann man mit einem Osziloskop eigentlich Spannungen im Mikrovolt-Bereich (5-10µV) messen? Oder gibt es da schon Probleme mit Rauschen? Grüße Harald
kommt auf das gerät an und auf das was du messen willst. aber probleme kann man da schon durchaus bekommen. ich glaube in der größenordnung ist sogar widerstandsrauschen? kann mich irren.
Ein Oszi ist ein Guckgerät und kein Messgerät, auch wenn das "digitale" was anderes suggeriert. Da es extra µV-Messgeräte gibt, wird das mit dem "normalen" Oszi eher nichts werden.
Ich denk über ne Brücken-Schaltung nach, die ich gerne mal versuchen würde aufzubauen. Der Ausschlag der Brückenspannung wäre aber nur 5-10µV. Kann man da was mit nem rauscharmen OPV machen? Die Schaltung soll bis max. 1kHz berieben werden.
Harald schrieb: > kann man mit einem Osziloskop eigentlich Spannungen im Mikrovolt-Bereich > (5-10µV) messen? Oder gibt es da schon Probleme mit Rauschen? Falls die Frequenz nicht zu hoch ist und noch Geld für ein Zusatzgerät vorhanden ist, könnte evtl. so etwas DC/LF Messverstärker DC-1000 http://www.ame-hft.de/mess/dc-1000.html oder einer von denen Niederfrequenz Spannungsverstärker Serie DLPVA http://www.femto.de/german/products/dlpva.html helfen.
Aha, So was gibt es schon. Könnte man das auch mit einer einfachen OPV-Schaltung schaffen? Ich bin nicht so der Schaltungsexperte.
Harald schrieb: > Könnte man das auch mit einer einfachen OPV-Schaltung schaffen? Ich bin > nicht so der Schaltungsexperte. Z.B. Low Noise Measurement Preamplifier http://tangentsoft.net/elec/lnmp/ oder Vorverstärker mit diskretem OpAmp und komplementärer Differenz-Eingangsstufe http://gaedtke.name/Key_Verstaerker.htm
alesi schrieb: > Niederfrequenz Spannungsverstärker Serie DLPVA > http://www.femto.de/german/products/dlpva.html Für den DLPVA-100-BUN-S spezifiziert Femto ein Eingangsspannungsrauschen von lediglich 0.4nV/sqrt(Hz). Das schaffen die ja sicher nur mit einer diskreten Vorstufe. Kann jemand geeignete Doppeltransistoren (ist das das deutsche Wort für matched pair?) dafür empfehlen? Gruß quiesel
Hallo, das gibt es auch fertig. Tek hat den Einschub 7A22 für die 7000-er Serie gebaut, der geht ab 10 uV/Div mit einstellbarer Bandbreite nach oben und unten.
Harald schrieb: > kann man mit einem Osziloskop eigentlich Spannungen im Mikrovolt-Bereich > > (5-10µV) messen? Oder gibt es da schon Probleme mit Rauschen? Bei 1Mohm Eingangswiderstand und 100MHz Bandbreite mit Sicherheit. So geringe Spannungen kann man nur mit massiver Einsschränkung der Bandbreite und des Eingangswiderstandes messen, bzw anzeigen. ( Widerstandsrauschen Bolzmannsche Konstante ). Ralph Berres
Harald schrieb: > Hallo, > > kann man mit einem Osziloskop eigentlich Spannungen im Mikrovolt-Bereich > (5-10µV) messen? Oder gibt es da schon Probleme mit Rauschen? > guckst Du hier: http://www.amplifier.cd/Technische_Berichte/Rauscharme_Gleichspannungsquelle/Gleichspannungsquelle.html Bilder und Text ziemlich am Ende des Artikels beachten.
Bei der Berechnung des Rauschens tauchen schon Fragen bei mir auf. Angenommen ich mache aus der Brückenschaltung eine Ersatzsspaunngsquelle Uq und dem Innenwiderstand: Ri = R1||R2 + R3||R4 + Rvor Der Widerstand Rvor setzt sich aus dem innenwiderstand der Spannungsquelle und einem Vorwiderstand zusammen. Wenn ich das thermische Rauschen dieser Ersatzschaltung berechnen möchte, ist es dann richtig, das thermische Rauschen an dem Innenwiderstand dieser Ersatzschaltung zu berechnen?
Hallo Harald, es ist leider nicht möglich, mit den mir bekannten Oszilloskopen solche kleinen Spannungen zu messen. Hierbei ist das Grundproblem nicht das Rauschen, da dies durch Mittelung (z. B. HiRes oder Average) reduziert werden kann. Rauschen ist sogar gut, da durch das Rauschen die Nichtlinearität des ADC (bei 1mV/div ist ein LSB ca. 40µV) gedithert wird. Die beschränkende Größe ist die Offset-Genauigkeit von Oszilloskopen, die selbst bei empfindlichen Einstellungen in dem Bereich von 1-2 mV liegt. Möchtest Du aber die Differenz von zwei Spannungen messen, habe ich dies schon im Bereich von 10µV getan. Verglichen wurde die Differenzspannung mit einem Voltmeter in Vierdraht-Technik (4-T-sensing). Gruss Markus
MJF schrieb: > Rauschen ist sogar gut, da durch das Rauschen die Nichtlinearität > des ADC (bei 1mV/div ist ein LSB ca. 40µV) Du meinst wohl eher das Wegmitteln des Quantisierungsrauschens ... Mit Nichtlinearität wird die Abweichung der Gesamtübertragungskennlinie von einer Gerade bezeichnet.
Ein Gast schrieb: > MJF schrieb: >> Rauschen ist sogar gut, da durch das Rauschen die Nichtlinearität >> des ADC (bei 1mV/div ist ein LSB ca. 40µV) > > Du meinst wohl eher das Wegmitteln des Quantisierungsrauschens ... > Mit Nichtlinearität wird die Abweichung der Gesamtübertragungskennlinie > von einer Gerade bezeichnet. Hallo, ich möchte nicht spießig sein, aber primär ist der ADC zunächst eine Nichlinearität (Kennlinie der Quantisierung). Der Begriff "Quantisierungsrauschen" ist etwas verwirrend, da der Quantisierungsfehler nicht unbedingt ein Verhalten eines Rauschens (irgendwie zufällig) hat. Erst wenn das Eingangssignal eines ADCs zufällig ist, wird auch der Quantisierungsfehler zufällig. Wenn's ans "Eingemachte" bei der Betrachtung der Genauigkeit von ADCs geht, ist dieser Unterschied hilfreich. Gruß Markus
In Ordnung, ohne Verstärker ist es also nicht möglich, die Spannung mit einem Oszilloskop zu messen. Mich würde es aber trotzdem interessieren, ob meine Ansatz zur Berechnung des Rauschens richtig ist: Ich berechne den Innenwiderstand der Ersatzspannungsquelle, die meine Brückenschaltung repräsentiert. Um das Rauschen der Schaltung zu berechnen berechne ich das Rauschen an dem Innwiderstand. (Ohne Berücksichtig des Lastwiderstands zunächst) Ist das richtig?
Harald schrieb: > Ich berechne den Innenwiderstand der Ersatzspannungsquelle, die meine > > Brückenschaltung repräsentiert. Um das Rauschen der Schaltung zu > > berechnen berechne ich das Rauschen an dem Innwiderstand. (Ohne > > Berücksichtig des Lastwiderstands zunächst) > > Ist das richtig? Im Prinzip ja. Bedenke aber das das Eingangsrauschen des Messverstärkers mit eingeht, und das vor allem die Bandbreite noch zu berücksichtigen sind. Schau mal unter Bolzmannsche Konstante und Widerstandsrauschen. Wenn man also einen Verstärker hat, der stark Bandbegrenzt ist und genügend Verstärkung aufweist, um das zu messende Signal genügend stark über das Eigenrauschen des Oszillografen zu heben, sollte das klappen. Ralph Berres
Ralph Berres schrieb: > Bedenke aber das das Eingangsrauschen des Messverstärkers mit eingeht, > > und das vor allem die Bandbreite noch zu berücksichtigen sind. Ja, das berücksichtige ich, sobald ich raus habe, wo die untere Grenze bez des SNRs hier liegt. Hab mich mal schlau gemacht zur Berechnung des Rauschens einer Schaltung. Jeder Widerstand besteht in dem Ersatzschaltbild aus Rausch-Spannungsquelle und idealem nichtrauschenden Widerstand. Rauschanteile der einzelnen Widerstände lassen sich dann über das Superpositionsverfahren berechnen. Zum Schluss werden die ganzen Rauschanteile über Ur,ges=(Ur,1^2 + Ur,2^2 + ... )^.5 zusammengerechnet. Es ist also nicht richtig die Rauschspannung über den Innenwiderstand zu berechnen. Kann das jemand bestätigen?
Harald schrieb: > Ur,ges=(Ur,1^2 + Ur,2^2 > > + ... )^.5 zusammengerechnet. Die Wurzel dabei nicht vergessen. Mehrere Rauschspannungen werden geometrisch addiert, bzw die Rauschleistungen werden arythmetisch addiert. Du kannst aber auch vorher den gesamtwiderstand der Schaltung berechnen, und dann die Rauschspannung an dem Gesamtwiderstand berechnen. Ralph Berres
Ralph Berres schrieb: > Du kannst aber auch vorher den gesamtwiderstand der Schaltung berechnen, > > und dann die Rauschspannung an dem Gesamtwiderstand berechnen. Den Innenwiderstand der äquivalenten Spannungsquelle meinst du? Und gerade das ist nicht ganz richtig dacht ich.
Am besten wäre du würdest mal das Schaltbild von der Brücke posten. Es ist mir nicht ganz klar was du unter dem Innewiderstand der äquivalente Spannungsquelle meinst. Wenn du in der Brücke abgreifst, kannst du dir im abgeglichenen Zustand die 4 Brückenwiderstände parallel geschaltet vorstellen. Die Spannungsquelle geht dann so gut wie garnicht mit ein, da sie sich rauskürzt. Aber vielleicht reden wir aber auch konstant aneinander vorbei. Ralph Berres
Genau, ich meine die Wheatstone-Brücke: R1||R2 + R3||R4 + Rvor R1 ist mit R2 parallel und R3 mit R4. Zusätzlich berücksichtige ich den Innenwiderstand der Spannungsquelle, mit der ich die Brücke betreibe. Wie für jede Schaltung, kann man auch hier ein Ersatzschaltbild bestehend aus Ersatzspannungsquelle und Innenwiderstand erstellen: http://de.wikipedia.org/wiki/Ersatzschaltbild (Unter weiteres Beispiel) Und bevor ich mir Gedanken um das Rauschen der Verstärkerschaltung mache, möchte ich erstmal berechnen, welche Rauschspannung diese Brücke erzeugt. Reicht es jetzt das thermische Rauschen an dem Innenwiederstand Rq (siehe Link) zu berechnen? Oder muss ich per Superpositionsprinzip das Rauschen der Brückenschaltung berechnen?
"Ein Oszi ist ein Guckgerät und kein Messgerät, auch wenn das "digitale" was anderes suggeriert." => Unfug. Natürlich kann man mit einem Oszilloskop "messen", auch mit einem analogen. Wenn es denn kalibriert ist, eben so "genau", wie es seine Spec. aussagt.
MJF schrieb: > ich möchte nicht spießig sein, aber primär ist der ADC zunächst eine > Nichlinearität (Kennlinie der Quantisierung). Leider nicht. Bei der Angabe der Nichtlinearität eines ADC wird der Quantisierungsfehler aus der Abweichung von einer Geraden herausgerechnet. http://www.vias.org/mikroelektronik/adda_specs.html
Mir ist klar, dass ich das Signal ohne Verstärkung nicht messen kann. Mich interessiert jetzt erstmal das Rauschen meiner Schaltung.
Bei einer abgeglichene Brücke geht das Rauschen der Spannungsquelle nicht mit ein, weil die Rauschanteile der Spannungsquelle an beide Brückenabgriffe gleich gross und in Phase sind. Anders sieht das bei einer verstimmten Brücke aus. Da hat die Spannungsquelle einen um so größeren Einfluss, je mehr die Brücke verstimmt ist. Die Brückenspannung steigt aber um das gleiche Maß, so das der Rauschabstand nicht schlechter wird. Die Widerstände der Brücke rauschen um so weniger, je niederohmiger die Brücke ist. Wenn man nur eine Frequenz für die Brücke verwenden will, empfielt sich ein schmalbandiger Verstärker, mit eventuell nur wenige Hz Bandbreite. Die Bandbreite ist aber auch abhängig, wie schnell sich die Brücke verstimmen kann, zu gut Deutsch, wie schnell man ein Ergebnis haben will. Ralph Berres
Ein Gast schrieb: > MJF schrieb: >> ich möchte nicht spießig sein, aber primär ist der ADC zunächst eine >> Nichlinearität (Kennlinie der Quantisierung). > > Leider nicht. Bei der Angabe der Nichtlinearität eines ADC wird der > Quantisierungsfehler aus der Abweichung von einer Geraden > herausgerechnet. > http://www.vias.org/mikroelektronik/adda_specs.html Hallo, das man die ideale Kennlinie bei der Angabe von DNL und INL herausrechnet ändert nichts daran, dass diese da ist. Es ist nur ein Modell um die über den grundlegenden Fehler hinweggehende Nichtlinearität darzustellen. Gruß Markus
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