Hallo Leute, für ein einmaliges Hobbyprojekt möchte ich das Ausgangssignal eines Instumentenverstärkers mit max. 1MHz Bandbreite und max. 10V Amplitude für ein Oszilloskop aufbereiten. Hierzu möchte ich zum ersten eine schaltbare Verstärkung *1 / *10 / *100 (optimal *1000) und zum zweiten einen (ebenfalls schaltbaren) Tiefpass bei ca. 10kHz ermöglichen. Die hohen Verstärkungen sind vor allem für kleine 100µV-Signale gedacht; auch für den Ausgang reicht mir ein Fenster -10V ... +10V. Wenn die Einstellungen fest wären, könnte man das ganze sicherlich mit einem einzigen OpAmp schaffen. Wenn man das ganze aber schaltbar haben möchte, wird es sicherlich komplizierter. Wie würde man das am besten umsetzen? Ein OpAmp für die Verstärkung, ein anderer für den Tiefpass? Oder besser gleich zwei für die Verstärkung? Diese Werte sind erstmal Wunschkonzert, und wenn ich im Ergebnis 3-5% Genauigkeit erreiche, und ein 200Hz-400µV-Signal erahnen kann, bin ich zufrieden. Vielen Dank für Eure Mühe! ---- Der Rahmen: Im Moment knabbere ich etwas an der Schaltung für einen Differentialverstärker als Oszi-Vorsatz. Ich orientiere mich dabei am Tek 5A21. Gewünschte Bandbreite sollten ganz grob die genannten 1 MHz sein (700kHz wären auch okay). Beim Common-Mode hatte ich als "Maximale Spez" an runde 100V gedacht, so dass beim Messen an +/-50V die Schaltung nicht gleich gegrillt wird. Die Eingangstufe würde aus AC/DC-Schaltung, Spannungsteiler plus einer kleinen Schutzbeschaltung bestehen, danach wäre ein AD620 geplant (der sollte auch bei 10x noch knapp die genannten 700 kHz schaffen). Aufgrund des Spannungsteilers für die hohe CommonMode-Spannung möchte ich danach das Signal wieder verstärken und wegen Rauschens optional tiefpassfiltern. Ein Tek 5xxx inkl. des Diff-Amp-Moduls ist mir zu groß (und zu selten) um es als viertes Oszi anzuschaffen; beim Tek 7xxx wird es dann langsam zu teuer. Die Bandbreite bzw. Hochspannungsfestigkeit eines kommerziellen Differentialtastkopf brauch ich nicht. Im Moment ziehe ich einen Lochrasteraufbau mit bedrateten Bauelementen noch vor. Zum Ätzen fehlt mir derzeit noch Erfahrung und Gerätschaft. Bei den doch eher niedrigen Frequenzen sollte das weniger eine Rolle spielen; Rauschen, einkoppelnde Störungen und hohe CMRR sehe ich da eher als Problem.
grüße, um was für signal handelt es sich denn die du aufbereiten willst? wenn es um den entwurf eines PGA geht, dann habe ich eine ähnliche schaltung schon entwurfen. die aufbereitung galt hier für einen adc, was aber inetwa auf das selbe kommt... ein PGA (programmabke gain amplifier) mit n definierten verstärkungsfaktoren kannst du folgendermaßen kalkulieren: http://www.edn.com/design/analog/4321098/Find-resistor-values-for-arbitrary-programmable-amplifier-gains ich empfehle die serielle verschaltung (abbildung 1 im artikel). für die kalkulation macht sich mathcad oder auch excel sehr hilfreich, so spart man sich viel rechnerei... als opv empfehle ich den AD4817 und als schalter den DG411! einen keramik c (möglichst smd) direkt von ausgangspin auf eingangpin anbringen! was meinst du mit einstellbarer tiefpassfrequenz um die 10kHz? das ist etwas aufwändiger... eine recht komplexe möglichkeit ist hier: http://www.edn.com/design/analog/4334915/Digital-potentiometers-enable-programmable-biquadratic-filter gain und grenzfrequenz lässt sich hier digital steuern... wie gut du das mit einer lochrasterkarte hinbekommst bleibt allerdings fraglich...
Tino schrieb: > um was für signal handelt es sich denn die du aufbereiten willst? Allgemein ein differenziell abzugreifendes Signal; im Moment Ripple auf der Stromversorgung bei Verdacht auf Masseprobleme. Tino schrieb: > was meinst du mit einstellbarer tiefpassfrequenz um die 10kHz? Missverständlich formuliert. Zuschaltbarer Tiefpass (ein/aus). Feste 10kHz. Rest schaue ich mir später an.
Was willst du erreichen? Einen Differentialtastkopf? Wenn du einen Instrumentenverstärker nimmst heisst das noch lange nicht, daß du einen Differentialtastkopf hast. Die Eingangsspannungen müssen hier innerhalb der Betriebsspannung des Instrumentenverstärkers liegen. Und die Masse liegt immer noch auf Gnd des Oszis. Die Dinger kosten nicht von ungefähr so viel Geld.
Udo Schmitt schrieb: > Die Eingangsspannungen müssen > hier innerhalb der Betriebsspannung des Instrumentenverstärkers liegen. Da gibt es auch welche, die eine wesentlich höhere Gleichtaktspannung erlauben. Ich weiß aber leider nicht mehr den Typ :-( Ab sie allerdings auch den gewünschten Frequenzbereich können ist eine andere Frage. Gruß Dietrich
Frequenzbereich und Verstärkung ist das Nächste. Der Wunsch nach Verstärkung 1000 mit 1 MHz bedeutet ein Gain–bandwidth product von 1000 MHz!
Dietrich L. schrieb: > Ich weiß aber leider nicht mehr den Typ :-( Ich habe ihn gefunden: INA149 (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina149.pdf) - Common-Mode Voltage Range: ± 275V - Wide SupplyRange: ± 2.0V to ± 18V - Bandwidth: 500kHz 1MHz geht mit dem also nicht. Aber vielleicht reicht das ja auch (als Eingangstufe mit Verstärkung 1), oder es gibt noch schnellere (Such-Stichwort: "High Common Mode Voltage"). Gruß Dietrich
Udo Schmitt schrieb: > Die Dinger kosten nicht von ungefähr so viel Geld. Beispiel: Testec TT-SI 51 Aktiver Differentialtastkopf • Kosten ca. 380,- • Bandbreite: 50MHz • Differential Modus: ±700V (DC + peak AC) / 600Vrms • Gemeinsamer Modus: ±1400V (DC + peak AC) / 600Vrms • Absolute max. Spannung: ±1400V (DC + peak AC) / 600Vrms CAT I Für mich alles mindestens Faktor 10 mehr als notwendig. Zu hohe Eingangsspannungen sollen mit einem Spannungsteiler ( 1/100 ) heruntergeteilt werden, wie im Tektronix 5A21. Die Differenzverstärker-ICs haben leider am Eingang eine nicht ganz definierte Impedanz, daher der Weg über den AD620.
Dietrich L. schrieb: > Ich habe ihn gefunden: INA149 > (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina149.pdf) Danke, interessanter Baustein.
Udo Schmitt schrieb: > Frequenzbereich und Verstärkung ist das Nächste. Der Wunsch nach > Verstärkung 1000 mit 1 MHz bedeutet ein Gain–bandwidth product von 1000 > MHz! Jup, sehe ich ein bzw. hatte ich übersehen. Also Verstärkung mittels zweier Stufen jeweils mit 1/10/31,6 bzw. 1/3,16/31,6, anschließend noch ein dritter OpAmp für den optionaler Tiefpass. An der Stelle kann ich die Analogschalter verwenden. Danke bis dahin für die Tipps! Den INA149 (und andere Diff.Amps) hatte ich auch gefunden, waren mir aber (a) das kleine bisschen zu langsam, und (b) nicht so richtig definierte bzw. relativ(!) niedrige Eingangsimpedanz (<1 MOhm).
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