Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik µV Rausch-Evaluation


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von Alex V. (bastel_alex) Benutzerseite


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Hallo zusammen,
ich stehe vor einem für mich schwierigen Problem:

Ich möchte ein ultra-low noise supply evaluieren, das ich entworfen 
habe. Der rms noise sollte im Bereich von xx µV liegen.

Nun Habe ich Messungen mit meiner USB6003 Labviewkarte gemacht - bis mir 
aufgefallen ist, dass - da man bei dieser dee Messbereich (std. -10 bis 
+10V) nicht einstellen kann - das LSB 300µV wert ist.

Das Agilent DSO-X2014A Oszi, das ich hier zur Verfügung habe, zeigt bei 
einer ACVrms Messung Ergebnisse im mV Bereich an - und hat aufgrund der 
Tastköpfe im Megaohm Bereich ja auch nur begrenzt nutzen (10Meg ergeben 
für Bandbreite von nur 10kHz ja schon ca 40µV thermisches rauschen).

Dann habe ich mir ein Digitalmultimeter (Keithley 2000) geliehen. Das 
grenzt das ganze schon weiter ein, damit bekomme ich für ACrms Messungen 
ein Rauschen < 50µV - allerdings egal ob das supply an oder aus ist (das 
heißt auch hier muss ich mich irgendwo an der Messgrenze aufhalten).

Was tun (und worauf achten), um mit begrenzten Mitteln etwas besser 
eingrenzen zu können?

von Ulrich H. (lurchi)


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Für den Audio Bereich könnte man ggf. mit der Soundkarte messen. Damit 
kann man dann auch gleich Sachen wie FFT machen. Die Bandbreite ist aber 
begrenzt, und der PC ist ggf. auch eine Störquelle.

Wenn die Quelle niederohmig ist könnte man am Oszilloskop mit 1:1 
Tastkopf oder gleich mit Kabelverbindung messen. Die Bandbreite ist 
dabei ggf. etwas begrenzt, aber immer noch viel besser als mit der 
Soundkarte und wohl auch der PC Messkarte.

Das DMM hat auch eher einen sehr hochohmigen als einen sehr rauscharmen 
Eingang. Da sollte das Oszilloskop mit 1:1 Tastkopf schon besser sein, 
vor allem wenn es eine FFT bietet.

Sonst könnte man sich für die Rauschmessung einen eigenen rauscharmen 
Verstärker Aufbauen, etwa mit Operationsverstärker wie OP37, LT1028 oder 
mit etwas mehr Aufwand mit diskretem JFET. Das Signal kann dann 
wahlweise auf das Oszilloskop oder die PC Karte.

von voltwide (Gast)


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Mikrofoneingang einer PC-soundkarte benutzen

von Alex V. (bastel_alex) Benutzerseite


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Wie viel V kann so ein Soundkartenmikrofoneingang denn ab?
Ich bin ja bei +2,5 bzw +3V (und habe noch eine -2.5V rail). Liegt das 
Mikrofon-niveau nicht idR im Bereich mV?

Die idee klingt aber super!

Das Oszi habe ich jetzt mal mit Kabelverbindung ausprobiert. Mir ist nur 
unklar, was ich dem Digitaloszi dann für eine Tastkopfeinstellung 
anbiete - oder wie ich die gemessenen Werte umrechne?

Ein Kabel ist ja weder 1:1 noch 0:1 Tastkopf (das Oszi hat 1MOhm 11pF 
Eingänge)

: Bearbeitet durch User
von Martin (Gast)


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von Ulrich H. (lurchi)


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Mit Kabel direkt ans Oszilloskop hat man 1:1 und im HF Bereich ggf. 
etwas nahe 1.9:1 wegen der Refexion am nicht passend abgeschlossenen 
Kabel.

Beim Mikrofon Eingang sollte man noch einen Kondensator (z.B. 1 µF oder 
mehr) davor schalten um die Gleichspannung abzutrennen. Als Schutz dann 
noch 2 antiparallele Dioden am Eingang und ggf. 1 M nach GND. Je nach 
Eingang ist der Kondensator auch schon intern drin.

von Alex V. (bastel_alex) Benutzerseite


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Danke, stimmt! Ich hoffe noch, dass ich um den Bau eigener 
Vorverstärkungshardware für das Oszi herumkomme, mit dem Gedanken habe 
ich aber durchaus auch schon gespielt.

von Alex V. (bastel_alex) Benutzerseite


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Ulrich H. schrieb:
> Mit Kabel direkt ans Oszilloskop hat man 1:1 und im HF Bereich ggf.
> etwas nahe 1.9:1 wegen der Refexion am nicht passend abgeschlossenen
> Kabel.
>
> Beim Mikrofon Eingang sollte man noch einen Kondensator (z.B. 1 µF oder
> mehr) davor schalten um die Gleichspannung abzutrennen. Als Schutz dann
> noch 2 antiparallele Dioden am Eingang und ggf. 1 M nach GND. Je nach
> Eingang ist der Kondensator auch schon intern drin.

Danke Ulrich!
Mit 1:1 habe ich auf dem Oszi aber immernoch nur eine Auflösung von 
1mV/Division bzw. gemessenes 400µVrms rauschen.

Dann schaue ich wohl mal nach eine Lösung für die Soundkarte. Danke für 
die Details! Aber dann mal generell: Lässt sich dann nicht jeder 
(bessere) Audioverstärker als Vorstufe fürs Oszi nehmen?

von EMU (Gast)


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Alex v. L. schrieb:
> Ich möchte ein ultra-low noise supply evaluieren, das ich entworfen
> habe. Der rms noise sollte im Bereich von xx µV liegen.


Schau Dir das mal an, das könnte genug Anregungen geben:
http://www.bartelsos.de/dk7jb.php/rauschen-von-spannungsreglern

EMU

von Alex V. (bastel_alex) Benutzerseite


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Danke für die Anregungen!

von egonotto (Gast)


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Hallo,

es gab mal einen längeren Thread der sich mit einer ähnlichen Frage 
beschäftigt hat: "Beitrag "Einfacher Messverstärker 10 Hz - 100 KHz";.

Du brauchst wohl einen Messverstärker.

MfG

egonotto

von RoJoe (Gast)


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Alex v. L. schrieb:
> Aber dann mal generell: Lässt sich dann nicht jeder
> (bessere) Audioverstärker als Vorstufe fürs Oszi nehmen?

Im Prinzip ja.
Einschränkungen:
Der Eingangswiderstand ist < 1MOhm,
der Frequenzbereich ist meist < 100kHz

Moving Coil (MC) Vorverstärker sind mit hohem Aufwand auf geringstes 
Rauschen gezüchtet.
(zB. mehrere rauscharme Transistoren parallelgeschaltet)
Oft sind sie dem normalen Phono-Vorverstärker vorgeschaltet.
Du müsstest dann dessen RIAA-Entzerrung lahmlegen, um einen linearen 
Frequenzgang zu bekommen.

von Alex V. (bastel_alex) Benutzerseite


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Ulrich H. schrieb:
> Beim Mikrofon Eingang sollte man noch einen Kondensator (z.B. 1 µF oder
> mehr) davor schalten

was empfiehlt sich da für ein typ? Elko? Tantal? (bei beiden: Polung?) 
oder schlicht SMD Kerko was ich grade hier hab?

von Old P. (Gast)


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Hallo,
den Mikroeingang einer Rauschbombe, wie einer Soundkarte, halte ich eher 
für einen Witz. Das Oszi, DMM und andere Kameraden auch Eigenrauschen 
haben, hast Du ja schon bemerkt. Das ganze Vorhaben ist schon sportlich.
Wie schon vorgeschlagen, das Messsignal müsste erstmal verstärkt werden. 
Den Verstärker dann aus Primärzellen betreiben, rauscharme Bauelemente 
(R, C und OPV (besser Transistoren)) vorausgesetzt, kommtst Du weiter. 
Das alles wird nicht billig und Fehlversuche sind garantiert. Aber, 
man(n) lernt ne Menge dabei und hat (hoffentlich) auch Erfolg. Man(n) 
bekommt dabei auch eine Vorstellung darüber, warum hochwertige 
Messmittel so viel kosten.
Ich selber war in den 80er Jahren so blauäugig, sowas mit den 
bescheidenen Mitteln damals zu versuchen (als beste OPV standen 725er 
von Tesla zur Verfügung und Metallschicht-Rs trieb ich auch auf). Heute 
ist zumindest die BE-Verfügbarkeit um Welten besser, einen langen Atem 
braucht man aber schon. Im anderen Thread (Messverstärker...) ist ja 
viel zu geschrieben worden.

Old-Papa

von Kai K. (klaas)


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Ich würde das Rauschsignal erst mal vorverstärken. Dazu baust du dir auf 
einer Lochrasterkarte mit einem NE4434 einen 10-fach Verstärker auf. 
Nimm dazu 110R und 1k in die Gegenkopplung. Zur Speisung reichen zwei 9V 
Batterien. An den Eingang schaltest du ein RC-Hochpaß mit geeigneter 
Grenzfrequenz. Für den Cap nimmst du eine Ausführung mit niedrigem 
Leckstrom. Das Ganze gut abschirmen.

von Andrew T. (marsufant)


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Alex v. L. schrieb:
> as empfiehlt sich da für ein typ? Elko? Tantal?

JW nimmt   "wet slug tantal". Siehe seine App Note bei Linear 
Technology.

von Ulrich H. (lurchi)


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Eine externe Verstärkung ist schon der bessere Weg. So kompliziert ist 
das heute mit Rauscharmen OPs nicht mehr. Wenn man sicher gehen will ist 
die Versorgung über Batterie / Akku eine gute Idee.

Der Hinweiss auf den älteren Thread hier ist schon gut. Ganz so hoch wie 
dort sind die Anforderungen hier nicht.

So ganz viel Verbesserung gegenüber den Oszilloskop direkt sollte man 
sich aber nicht versprechen. Das Oszilloskop dürfte beim Rauschen so bei 
10-15 nV/Sqrt(Hz) liegen, ggf. mit deutlichem 1/f Rauschen. Der relativ 
große RMS-Wert kommt von der großen Bandbreite. Die Bandbreite lässt 
sich aber oft intern begrenzen, bzw. das Signal per FFT nach Frequenzen 
auflösen.
Ein externer Verstärker liegt je nach OP bei vielleicht 1-5 nV/Sqrt(Hz) 
und mit eher wenig 1/f Rauschen. Für weniger als als etwa 3 nV/Sqrt(Hz) 
muss man sich aber schon anstrengen und braucht einen eher großen 
Kondensator.

Der Koppelkondensator sollte ein Leckstromarmer Elko (also keine low 
ESR, ggf. Tantal eher etwas höhere Spannung) oder besser ein 
Folienkondensator sein - je nach interessantem Frequenzbereich braucht 
man auch mehr als 1 µF, oder kommt mit weniger aus. Ein 
Keramikkondensator passt eher nicht, wegen möglicher Piezo-Effekte.

von Alex V. (bastel_alex) Benutzerseite


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Danke für eure Einschätzungen!

Ulrich H. schrieb:
> also keine low ESR
War das so gemeint, wie ich es gelesen habe? low ESR ist zu bevorzugen, 
oder?

Ich habe jetzt zwei Gedankengänge:

a) Ich baue mir einen Messverstärker mit einem AD8676 Ultraprecision 
OpAmp (2.8nV/Hz, 12µV offset, 10MHz BW, 
http://www.analog.com/en/all-operational-amplifiers-op-amps/operational-amplifiers-op-amps/ad8676/products/product.html 
).Eingangsseitig ein passiver RC Hochpass 1.Ordnung ab 10Hz(Folie und 
niedriges R) und dem AD8676 in einer Multiple Feedback 3rd. Order 
Butterworth LowPass-Schleife mit Grenzfreqzenz 100kHz.
Alle R's niedrig, alle C's möglichst folie, low ESR. Versorgung durch 
zwei 9V Batterien. Verstärkung dafür G=100(oder 1000?).
Das ganze auf einem 2Lagen PCB mit durchgehender GND plane (Bottom 
Layer) und alles in ein Metallgehäuse mit geschirmten Zu-Abgängen.

Alles dann mit dem Oszi mit normalem 1:1 Tastkopf evaluieren, z.B. per 
ACVrms messung. Die dann durch den Gain Teilen und freuen.
Der Ausgang ist zwar invertiert, kann bei noise-rms messung aber ja 
wurscht sein.

Bei einer Messbandbreite von 10-100kHz ergibt das für den AD8676 (mit 
Vorsichtshalber 3nV gerechnet) ja ein Rauschen von 948nV/knapp 1µV 
Eigenrauschen. (By the way: rms oder pp? Ich weiß nie, wie die Angabe in 
den Datenblättern in nV/sqrt(Hz) gemeint ist).

Wenn ich die R's alle unter 1kOhm lasse (denen entspräche bei 22° und 
100kHz Messbandbreite ein maximales thermischen Eigenrauschen von ca. 
1.3µV) wäre das gesamte Rauschen des Messverstärkers durch die 
Widerstände dominiert und <2µV.

Das liegt ja noch ca. eine Zehnerpotenz unter dem, was ich mit den von 
mir verwendeten ultralow-noise LDOs laut datenblatt erwarten kann - und 
müsste für den Zweck hinkommen oder nicht?


b) Bei meinem Institut (bin in der Wissenschaft und mache meinen PhD bei 
theor. Informatikern ohne allzu gutes Messequipment, daher ja meine 
Bredoullie) gegenüber ist die Physikalisch Technische Bundesanstalt. 
Notfalls versuchen Kontakt aufzunehmen und mit geeichten, teuren, tollen 
Geräten Messungen Machen. Nachteil: Das muss ich erstmal dürfen, ich 
kann nicht spontan evaluieren und das ganze wird mehr zeit fressen als 
es soll.

: Bearbeitet durch User
von Purzel H. (hacky)


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Ich wuerd eher einen Lopwnoise OpAmp vorschlagen, zB den LT1128 oder so.

von Alex V. (bastel_alex) Benutzerseite


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Hatte ich auch schon im Blick, wäre meine zweite Wahl gewesen. Kostet 
halt knapp das doppelte aber eigentlich sind die 5€ auch egal...

von Purzel H. (hacky)


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Kostet bei Linear selbst 5.75$, bei Digikey sind's dann 10$

von Ulrich H. (lurchi)


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Beim Hochpass am Eingang sollte man den Widerstand eher nicht zu 
niederohmig machen. Damit legt man vor allem die untere Grenzfrequenz 
fest.

Der erste Verstärker sollte dann nur einfach eine Verstärkung geben, 
etwa 10-100 fach. Je nach OP schränkt eine hohe Verstärkung die deutlich 
Bandbreite ein.

Wenn man eine Filterung (Lowpass) braucht, dann als eine 2. Verstärker 
stufe. Der OP ist da dann schon nicht mehr so kritisch und kann 
sparsamer sein.

Gute Kandidaten für die Verstärkung wären OP37, LT1037, der genannte 
AD8676, ADA4004, LT1115, LT1028 (eher als der langsame LT1128), AD797.

Bei den meisten OPs könnte man auch einfach im Sockel tauschen.
Die LT1028 / AD797 gibt es z.B. für etwa 7 EUR bei Reichelt. Für den 
Anfang tut es auch ein OP37 oder LT1037.

Low esr Elkos haben meist mehr Leckstrom und sind daher eher nicht so 
ideal beim LF Rauschen. Vermutlich wird man den Unterschied aber noch 
nicht sehen.

von Alex V. (bastel_alex) Benutzerseite


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Ulrich H. schrieb:
> Der erste Verstärker sollte dann nur einfach eine Verstärkung geben,
> etwa 10-100 fach. Je nach OP schränkt eine hohe Verstärkung die deutlich
> Bandbreite ein.
>
> Wenn man eine Filterung (Lowpass) braucht, dann als eine 2. Verstärker
> stufe. Der OP ist da dann schon nicht mehr so kritisch und kann
> sparsamer sein.

Wenn ich die Bandbreite ohnehin auf 100kHz begrenzen würde, ließe sich 
doch alles in einem Rutsch erledigen - oder spricht noch etwas anderes 
dagegen?

von Ulrich H. (lurchi)


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Man kann die erste Verstärkerstufe in der Bandbreite begrenzen (ähnlich 
Tiefpass 1. Ordnung), aber die Üblichen Filterschaltungen geben keine 
Rauscharme Verstärkung und haben keinen hochohmigen Eingang.

Von daher wird man schon 2 Stufen brauchen: eine Verstärkung mit wenig 
Filterwirkung und eine Filterstufe mit ggf. etwas Verstärkung. Die 2. 
Stufe ist relativ unkritisch vom Rauschen, braucht also auch nicht viel 
Strom.

von radiofox (Gast)


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Alex,

es gibt zu diesem Thema schon einiges:

old school:

 http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an83f.pdf

aktuelle Lösung mit Soundcard:

http://dg8saq.darc.de/AudioMeter/index.shtml

dazu passend der Vorverstärker

http://www.wenzel.com/wp-content/uploads/lowamp.pdf

ich habe diese Lösung mit verschiedenen Soundkarten aufgebaut, es gibt 
in manchen Mainboards gute Karten, mit denen es prima funktioniert

oben wurde schon der Hinweis auf Jörn's Ausarbeitung gegeben

http://www.bartelsos.de/dk7jb.php/rauschen-von-spannungsreglern

Im Kapitel Einführung gibt es Literaturhinweise zu aktuellen Artikeln im 
Funkamateur. Besorge Dir Kopien in der Bibliothek und Du hast eine 
fertige Lösung


Peter

von Kai K. (klaas)


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>Ich möchte ein ultra-low noise supply evaluieren, das ich entworfen
>habe. Der rms noise sollte im Bereich von xx µV liegen.

Von wieviel µV reden wir denn überhaupt? Welche Bandbreite?

>Alle R's niedrig, alle C's möglichst folie, low ESR. Versorgung durch
>zwei 9V Batterien. Verstärkung dafür G=100(oder 1000?).

Da Rauschen geometrisch addiert wird, reicht mein obiger Vorschlag mit 
einem hundsgewöhnlichen NE5534 wahrscheinlich völlig aus.

>Wenn ich die Bandbreite ohnehin auf 100kHz begrenzen würde, ließe sich
>doch alles in einem Rutsch erledigen - oder spricht noch etwas anderes
>dagegen?

Kannst ja an den Ausgang einen RC-Tiefpaß mit 100kHz Grenzfrequenz 
hängen.

>Das liegt ja noch ca. eine Zehnerpotenz unter dem, was ich mit den von
>mir verwendeten ultralow-noise LDOs laut datenblatt erwarten kann - und
>müsste für den Zweck hinkommen oder nicht?

Welcher LDO ist es denn? Und warum vertraust du nicht dem Datenblatt??

von Alex V. (bastel_alex) Benutzerseite


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Ulrich H. schrieb:
> Man kann die erste Verstärkerstufe in der Bandbreite begrenzen (ähnlich
> Tiefpass 1. Ordnung), aber die Üblichen Filterschaltungen geben keine
> Rauscharme Verstärkung und haben keinen hochohmigen Eingang.
>
Danke Ulrich, das leuchtet natürlich ein wenn das so ist! Ich habe 
darüber ehrlich gesagt nie so nachgedacht: Nehmen wir mal eine typische 
aktive 3.order topologie wie auf 
http://sim.okawa-denshi.jp/en/MultipleFB3Lowkeisan.htm

Zum Verständnis (und nur wenn du die Geduld hast): Wenn ich nun die R's 
dort niedrig halte und die richtigen Kondensatoren wähle, wieso kann der 
Opamp in der schleife nicht rauscharm verstärken? Und zum Eingang: Dann 
wohl wegen dem Pfad R1,R2,R4,Vo?


radiofox schrieb:
> Alex es gibt zu diesem Thema schon einiges:

Danke Peter!

Kai Klaas schrieb:
> Von wieviel µV reden wir denn überhaupt? Welche Bandbreite?
Bandbreite: 10-100kHz.
Mit dem Digitalmultimeter habe ich immerhin eingegrenzt, dass wir von
<40µVrms sprechen. ;)

> Welcher LDO ist es denn? Und warum vertraust du nicht dem Datenblatt??

naja die LDOs (u.a. TPS7A4901 und TPS7A3001) versprechen 12.7µVRMS (20Hz 
to 20kHz) bzw. 15.4µVRMS (10Hz to 100kHz) noise. Mit aber auch 
mehrfachen Hinweisen in den Datenblättern, dass das PCB layout 
entscheidend mitspielt.
Ich will wissen, inwiefern
a) mein Design drumherum (pcb layout, rest der schaltung etc.) und
b) Lasten (einmal z.B. ein mit 1khz modulierte strom von 100mA an einem 
anderen LDO aber beide von der selben Batterie gespeist)
Einflüsse haben (und die versprochenen noise level degradieren).

Natürlich kann ich einfach im DB nach dem PSRR schauen bei 1khz - aber 
hier sind ja wieder nicht mein layout und strompfade etc. mit 
eingerechnet.

: Bearbeitet durch User
von Ulrich H. (lurchi)


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Um die Filterschaltung sehr rauscharm zu machen, müsste man schon recht 
kleine Widerstände (z.B. R1+R2+R3 = 50 Ohm). Vor allem wenn man sehr 
Rauscharm werden will werden die Widerstände recht klein: 1 nV/Sqrt(Hz) 
entsprechen dem Rauschen eines 60 Ohm Widerstandes - will man da um den 
Faktor 2 beim Rauschen drunter bleiben liegt man bei 15 Ohm. Um dann 
noch auf eine brauchbare untere Grenzfrequenz zu kommen müsste der 
Koppelkondensator riesig (1000-100000 µF) werden. Die Schaltung stellt 
dann auch schon eine nennenswerte Last (z.B. 10 mF mit 10-50 Ohm in 
Reihe) dar, kann also das Verhalten der Schaltung verändern.

Die invertierende Verstärkerschaltung hat auch schon von sich aus ein 
schlechteres Rauschverhalten, weil das Rauschen des Verstärkers etwas 
mehr als das Signal verstärkt wird. Bei der Multifeedback Schaltung ist 
das nicht besser, sondern eher schlechter.

Bei der nicht invertierenden Verstärkung kann man dagegen mit z.B. 10 K 
als Widerstand für den DC Pegel arbeiten und kommt dann mit z.B. 10 µF 
als Koppelkondensator aus. Das Rauschen des 10 K Widerstandes kommt nur 
unterhalb der Grenzfrequenz voll zum tragen - stört also wegen der 
kleine Bandbreite nicht wirklich. Im Bereich unter 1 Hz ist sowieso eher 
das 1/f Rauschen ein Problem als die Widerstände. Nach einer 100 fachen 
Verstärkung ist das Filter unkritisch und selbst ein µA741 rauscht nur 
etwa so viel wie ein 15 Ohm Widerstand am Eingang. Einen Tiefpassfilter 
am Eingang (etwa gegen Handy Empfang) würde man eher als LC Filter 
auslegen, etwa mit Ferriteperle und 100 pF.

von thomas s (Gast)


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Ich habe sowas schon gebaut, allerdings mit einem Instrumentenverstärker 
PGA204 mit umschaltbarer Verstärkung 1/10/100/1000. Ich benutze zwei 
Tastköpfe am Eingang mit 1 MOhm Innenwiderstand. Versorgung unipolar, 
GND über einen OP virtuell erzeugt. Versorgung über Labornetzgerät oder 
Batterie, je nach dem.

Der Aufbau  erfolgte in einem Metallgehäuse aus Alu-Druckguss und 
dauerte einen halben Vormitag.

ACHTUNG: Die Bandbreite ist nicht sehr groß, das muss man sich vorher 
überlegen, ob es reicht. Für mein DC-Gebastel langt's.

von wartemal (Gast)


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eine Glaubensfrage ?

15 verschiedene Vorschläge mit 15 verschiedenen Messergebnissen ;-)

Das ist Super: wermisstmisstmist.

von Kai K. (klaas)


Angehängte Dateien:

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Ich würde es so wie im Anhang probieren.

Die Schaltung verwendet den NE5534 und braucht zum rauscharmen Betrieb 
ausreichend niederohmige Quellimpedanzen. Deswegen wird das Meßobjekt 
mit einem RC-Hochpaß aus 22µ (Folie) und 1k belastet. Das ergibt eine 
ausreichend tiefe Grenzfrequenz und vermeidet Elkos mit ihren 
Restströmen.

Darauf folgt ein Tiefpaß mit 100R, einer Ferritebead (<1µ) und einem 1n 
Cap. Die BAV99 schützt den OPamp beim Ein- und Ausschalten des 
Meßobjekts oder beim Anschließen desselben. Der 100R wiederum schützt 
die BAV99. Wichtig ist, daß die Eingänge der OPamps eine nenneswerte 
Kapazität nach Masse sehen, damit Streukapazitäten von den Ausgängen der 
Schaltung zu den Eingängen keine Schwingneigung bewirken können.

Der erste NE5534 ist sehr niederohmig beschaltet (V=10), einmal um das 
Rauschen klein zu halten, aber auch um ohne Kompensation in der 
Gegenkopplung auskommen zu können. Bei einem dekompensierten OPamp wäre 
das eventuell kritisch.

Darauf folgt ein Tiefpaß aus 820R und 1n. Anschließend wird noch einmal 
um den Faktor 10 verstärkt. Wieder wird der NE5534 ausreichend 
niederohmig beschaltet, obwohl das Rauschen hier kaum noch eine Rolle 
spielt.

Am Ausgang ist ein Bandpaß aus 2µ2, 12k, 1k und 1n. Damit wird der 
Überalles-Frequenzgnag auf 10Hz und 100kHz eingestellt. Gedacht ist der 
Anschluß an ein Oszi mit 1M und 50p Eingang, über ein 100p-Kabel.

Die Versorgungsspannung wird pro NE5534 jeweils mit einem RC-Tiefpaß aus 
100R, 100µ, 100n gesiebt. Zwei 9V Batterien sind hier sinnvoll.

Wie die Rauschspektren der LDOs zeigen, ist die Schaltung aus dem Anhang 
ausreichend rauscharm. Natürlich kann statt des NE5534 auch was Besseres 
eingesetzt werden, wie beispielsweise der OPA37, o.ä. Dekompensierte 
OPamps sind hier vorzuziehen, damit bei V=10 und 100kHz noch ausreichend 
Verstärkungsreserve besteht.

Die Schaltung muß natürlich sehr gut abgeschirmt werden, insbesondere 
der riesige 22µ Cap. Man kann diesem eine lokale Abschirmung spendieren, 
die direkt mit der lokalen Masse des ersten OPamps verbunden wird.

von Kai K. (klaas)


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Mein Vorschlag rauscht laut Rechnung (NE5534A) mit rund 4,1nV/SQRT(Hz) 
bei 1kHz und darüber, 6,0nV/SQRT(Hz) bei 30Hz und 8,3nV/SQRT(Hz) bei 
10Hz. Das Gesamtrauschen zwischen 10Hz...100kHz liegt bei 1,3uVeff. Alle 
Angaben mit kurzgeschlossenem Eingang.

von thomas s (Gast)


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Und in µV peak-peak von 0,1...10 Hz?

von Kai K. (klaas)


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>Und in µV peak-peak von 0,1...10 Hz?

Macht ja kaum Sinn, wenn der RC-Hochpaß am Eingang eine Grenzfrequenz 
von 7Hz hat...

von thomas s (Gast)


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Aber sicher doch, dann könnte man mit Datenblattangaben von OPs 
vergleichen.

Abgesehen davon kannst du mal ausrechnen, wie stark der 7 Hz-Filter bei 
10 Hz abschwächt...

von Alex V. (bastel_alex) Benutzerseite


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Das ist ja schonmal top (viel) input, dann werde ich mich nach 
Weihnachten damit wohl doch mal an einen Messverstärker machen - ist ja 
auch nie verkehrt so etwas im Haus zu haben! ;)

von Kai K. (klaas)


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>Aber sicher doch, dann könnte man mit Datenblattangaben von OPs
>vergleichen.

Das ist eine 10Hz...100kHz Anwendung. Also habe ich mit dem NE5534 einen 
OPamp gewählt, der für diesen Bereich gut geeignet ist. Eine 0,1...10Hz 
Anwendung ist eine völlig andere Baustelle. Für diesen Frequenzbereich 
gibt es im Datenblatt des NE5534 auch keine Daten.

Und es macht sehr wohl einen Unterschied, ob ich am Eingang einen 22µ 
Cap oder einen 2200µ Cap habe. Mit letzterem sinkt die Quellimpedanz bei 
niedrigen Frequenzen dramatisch und damit das Widerstandsrauschen der 
Eingangsbeschaltung und der Spannungsabfall des Eingangsrauschstroms des 
ersten OPamps.

>Abgesehen davon kannst du mal ausrechnen, wie stark der 7 Hz-Filter bei
>10 Hz abschwächt...

Es sind 1,8dB. Zusammen mit dem Hochpaß am Ausgang ergibt sich eine 
Grenzfrequenz von 10Hz. Habe ich doch schon geschrieben.

von Kai K. (klaas)


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>Das ist ja schonmal top (viel) input, dann werde ich mich nach
>Weihnachten damit wohl doch mal an einen Messverstärker machen - ist ja
>auch nie verkehrt so etwas im Haus zu haben! ;)

Auf die Gefahr hin, daß ich mich wiederhole: Mein Vorschlag ist an die 
besonderen Bedürfnisse deiner Anwendung angepaßt. Für einen universellen 
Einsatz brauchst du eventuell etwas rauschärmeres und breitbandigeres...

von thomas s (Gast)


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0,1...10 Hz ist halt der Bereich, der mich interessiert.

von Christian L. (cyan)


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thomas s schrieb:
> 0,1...10 Hz ist halt der Bereich, der mich interessiert.

Für den Bereich 0,1Hz - 10Hz gibt es auch schon einen ausführlichen 
Thread:
Beitrag "Meßverstärker für 1/f-Rauschen 0.1 - 10 Hz"

von Kai K. (klaas)


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>0,1...10 Hz ist halt der Bereich, der mich interessiert.

Und was für ein Hochpaß schwebt dir am Eingang vor?

von thomas s (Gast)


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Danke für den Link, kannte ich nicht. Hilft aber nicht wirklich viel 
weiter.

Ich muss einen diskret aufgebauten Instrumentenverstärker (MAT-02, MAT-O
4, kundenspezifische Widerstandsnetze, umschaltbare Verstärkung 
1...1000, alles vom Allerfeinsten, war damals ein Riesenakt) wegen 
Beschaffungsproblemen gelegentlich ersetzen, wenn die bevorrateten 
Bauteile zu Ende gehen. Sieht mal wieder nach Eigenbau aus, muss mal die 
AD 8675 genauer ins Auge fassen. Die haben überaschen wenig 
Eingangsstrom, könnte man parallel schalten. Mal sehen, hat keine Eile.

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