Hallo zusammen, ich habe einen diskreten Infrarotempfänger aufgebaut, der im wesentlichen aus einer Photodiode und einem Transimpedanzverstärker, verschiedenen passiven und aktiven Filter und einem Endverstärker besteht. Funktioniert soweit ganz prächtig, so lange die Photodiode direkt am Transimpedanzverstärker platziert ist. Schließt man nun die Diode über ein 2adriges (ca. 20cm langes) Kabel an den Empfänger an, holt man sich verschiedenste Störungen herein, die durch die Verstärker soweit sichtbar gemacht werden, dass nichts mehr geht... Ich habe die letzten Stunden versucht, dem ganzen durch anpassen der Filter in der Verstärkungskette Herr zu werden, allerdings erfolglos! Alles was geholfen hätte, hat mein Nutzsignal ge-/zerstört. Durch Zufall bemerkte ich, dass wenn ich die Masse oder die Versorgungsspannung (vor oder nach dem Fixspannungsregler) berühre die Störungen nachweislich (per Oszi) weg sind! (nämlich ganz weg und das Nutzsignal bleibt unverändert) Hat jemand dazu eine Theorie? Wie kann ich diesen Effekt schaltungstechnisch nutzen? Kondensatoren parallel zur Versorgungsspannung (1pF - 10nF) haben nichts gebracht! 100nF, 4uF und 100uF sind standardmäßig parallel zur Versorgung schon verhanden und jeder Verstärker hat 100nF parallel. Vielen Dank im Voraus!
Wolfgang schrieb: > dass wenn ich die Masse oder die > Versorgungsspannung (vor oder nach dem Fixspannungsregler) berühre die > Störungen nachweislich (per Oszi) weg sind! Wahrscheinlich hast du deiner Schaltung dadurch zum ersten mal ein Potential verschafft. Ich würde mal Versuche damit machen, sie zu erden, notfalls auf PE, oder an einer Wasserleitung, damit könntest du zumindest Erkenntnisse gewinnen. Bei vielen Geräten, z.B. PCs, ist GND und das Gehäuse und damit auch PE direkt oder HF-mässig verbunden. Theoretisch könnte es auch umgekehrt sein - du bist die Quelle der Störungen, und die verschwinden wenn du dich erdest. Dann müssten sie auch weg sein, wenn du an irgendeine andere geerdete Stelle fasst. Wenn du Elektronik baust solltes du am Arbeitsplatz ja eine haben. Gruss Reinhard
Hallo Reinhard, vielen Dank für deine Antwort! Das hilft tatsächlich! Jetzt aber das große "aber": Es handelt sich um eine portable Anwendung! Wie kann ich diese Erkenntnis nun umsetzen? VG, Wolfgang
Eine Abschirmung (mit der Schaltungsmasse) verbinden sollte ebenfalls ausreichen um die Störungen zu unterdrücken. Die Schaltung selber schwimmt dann ggf. noch, aber dann halt zusammen mit der Abschirmung, und die Störungen werden nicht verstärkt.
>Funktioniert soweit ganz prächtig, so lange die Photodiode direkt am >Transimpedanzverstärker platziert ist. Schließt man nun die Diode über >ein 2adriges (ca. 20cm langes) Kabel an den Empfänger an, holt man sich >verschiedenste Störungen herein, die durch die Verstärker soweit >sichtbar gemacht werden, dass nichts mehr geht... Dann vermeide doch eben dieses 20cm lange Kabel... Oder schirme das Kabel geeignet ab. Aber vermeide Streukapazitäten! -> Umhülle das Kabel mit einem Schirm aus Alufolie, der möglichst großen Abstand zu den Adern hat und verbinde diesen Schirm beim TIA mit der Signalmasse.
Leider kann ich das Kabel nicht vermeiden! ich habe es schon von 60 auf 20cm gekürzt, aber ganz weg bekomme ich es nicht! Die Lösung mit dem geschirmten Kabel liegt natürlich auf der Hand, ist aber auch nicht ganz so einfach umzusetzen. Die Lösung wurde ja schon genannt: Schaltung braucht definiertes Potential, was ich allerdings auch nicht bieten kann... Demnach stehe ich wieder ganz am Anfang! Ganz klar ist mir aber trotzdem nicht, woher die Störung kommt! Die Schaltung hat keine Schnittstelle zu anderen Systemen außer Licht! Die Störsignale haben ja ebenfalls kein Potential... Warum sind die Störungen dann WEG, wenn die Schaltung plötzlich ein definiertes Potential hat?
Ein externe elektrisches Wechselfeld kann an 2 Stellen einkoppeln: einmal am Kabel und dann noch an der Masse der Schaltung selber. Damit kann ein kleiner störender Wechselstrom zwischen den beiden Punkten fließen. Wirklich helfen tut da nur eine Abschirmung, wenigstens beim Kabel zur Fotodiode. Etwas helfen könnte ein Fototransistor als Empfänger, weil da das Signal schon intern etwas verstärkt wird.
>Die Lösung wurde ja schon genannt: Schaltung braucht definiertes >Potential, was ich allerdings auch nicht bieten kann... Wieso ist das die Lösung? Die Schaltung braucht kein definiertes Potential. Kein Handy hat ein definiertes Potential und sie funktionieren trotzdem. >Ganz klar ist mir aber trotzdem nicht, woher die Störung kommt! Die >Schaltung hat keine Schnittstelle zu anderen Systemen außer Licht! Du vergißt die Streukapazitäten zur Erde und zu den Störern. Da bilden sich die kuriosesten kapazitiven Spannungsteiler. Du hast einfach eine bestimmte Störung mit deiner Berührung zur Erde kurzgeschlossen, als ob du die Schaltung geerdet hättest. Gegen Streukapazitäten hilft Abschirmen. Ein Faradayischer Käfig muß her, der möglichst rundum geschlossen ist. Über der Fotodiode genügt ein grobmaschiges Metallgitter, das die elektrischen Feldlinien auf sich enden, die Photonen aber nahezu ungehindert passieren läßt. Auf diese Weise bleibt der Faradayische Käfig geschlossen, zumindest für den Frequenzbereich, der für deine Anwendung relevant ist. Natürlich mußt du die Abschirmung, inklusive Metallgitter, irgendwo mit der Signalmasse verbinden, am besten in der Nähe des TIA.
Hallo, optimal ist, die Photodiode einseitig an GND anzuschliessen und ein Koaxkabel zu verwenden. Gruss Reinhard
>optimal ist, die Photodiode einseitig an GND anzuschliessen und ein >Koaxkabel zu verwenden. Ein Koaxkabel kann die Streukapazität vom "-" Eingang des TIA zur Masse vergößern, was den TIA schnell instabil werden läßt (Aufzehren der "phase margin" durch die zusätzliche "phase lag"). Deswegen habe ich ja die "lockere" Abschirmung empfohlen. Ein Koaxkabel führt allerdings zu einer besonders kleinen Leiterschleifenfläche zwischen Hin- und Rückleiter, was natürlich auch von Vorteil ist. Ich würde Hin- und Rückleiter gut verdrillen und um das Kabel eine "lockere" Abschirmung verlegen.
So viel größer ist die Kapazität bei einem Koax Kabel auch nicht. Auch da sind 100 pF je Meter die Faustformel, genau wie für das Netzkabel zum Lötkolben.
>> Kein Handy hat ein definiertes Potential und sie
funktionieren trotzdem.
Das ist natürlich auch ein Argument! ;-)
Leider ist auch der faradayischer keine Lösung, da zu aufwändig!
Mittlerweile habe ich herausgefunden, dass die Schaltung auf
Leuchtstoffröhren allergisch ist. Zum Einen reagiert sie (no-na) auf das
Licht (durch den Tageslichtfilter kommt halt doch einiges durch) aber
auch meiner Interpretation nach auf elektromagnetische Störungen. (Wenn
die Diode abgedeckt ist, sind noch immer "hochfrequente Störungen" zu
sehen.
Das verdrillte Kabel, werde ich nächste Woche mal testen, jedoch würde
mich interessieren, ob es schaltungstechnisch gesehen irgendwo gesammelt
"best practice" Ratschläge gibt. Die Störungen können natürlich
vielfältig sein, dass ist mir schon klar, aber es wird ja immer wieder
auf dieselben Übeltäter zurückgehen: Leuchtstoffröhren, Handys, WLAN,
...
>Leider ist auch der faradayischer keine Lösung, da zu aufwändig! Aber irgendwie wirst du doch abschirmen können?? >...und helfen tut da nur Abschirmung. Genau. Ohne Abschirmung wird das nichts!
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