Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Analoger Lock in Amplifier


von Bast L. (bastler-89)


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Hallo Leute

ich versuche momentan einen analogen Lock in Amplifier aufzubauen dabei 
gibt es zwei Möglichkeiten die Signale zu multiplizieren einmal mit zwei 
Analogschaltern sowie mit einem Analogmulitplizier (Frequenzmischer). 
Ich möchte das ganze jedoch ohne Schalter entwerfen und Schaltvorgänge 
und das damit verbunden Spektrum zu vermeiden.

Wie würdet ihr den Analogmulitplizier realisieren der Markt scheint 
bezüglich solcher Bauteile seht begrenzt zu sein. Vielleicht gibt es ja
IQ Demodulatoren in DIL Package die man verwenden könnte.

Bis jetzt scheint mir die Verwendung des MC1496 sinvoll zu sein jedoch 
gibt es dafür keine SPICE Modelle. Und die Beispielschaltungen im 
Datenblatt scheinen für Nachrichtentechnik Anwendungen ausgelegt zu 
sein.

von Christian L. (cyan)


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Bast Ler schrieb:
> Bis jetzt scheint mir die Verwendung des MC1496 sinvoll zu sein jedoch
> gibt es dafür keine SPICE Modelle.

Was ist hiermit?
http://ltwiki.org/files/LTspiceIV/lib/sub/mc1496x.sub

Du könntest aber auch Multiplizierer nehmen, wie dem AD633 oder 
ähnliche. Bis zu welchen Frequenzen soll das ganze den laufen?

Warum willst du keine Demodulation durch Analogschalter? Durch die 
schmalbandige Filterung gehen doch die Oberwellen verloren.

von Bast L. (bastler-89)


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Wow cool das es doch ein Modell gibt das hilft mir schon mal deutlich 
weiter. Den AD633 hatte ich auch schon mit in meine Auswahl genommen 
jedoch ist er wirklich sehr teuer und hat die störende fixe Teilung 
durch 10 am Ausgang.

Die Demodulation durch Analog schalter möchte ich eigentlich vermeiden 
da die Störfestigkeit nicht so gut ist wie bei der Methode mit den 
Multiplizieren laut mehreren IEEE Puplikationen.

von Dampfnilp (Gast)


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Wozu benoetigt man ein Spicemodell um sowas zu bauen ? ... Bau's doch 
einfach. Die Wahl des Schalters ist erst mal eine Wahl der Frequenz.

Ich denke, bis der Unterschied eines Multiplukators wie MC1496 und einem 
DG411 erfahrbar wird, ist noch ein weiter Weg.

Nebenbei ... hinter dem dem Schalter, welchem auch immer erwartet man 
quasi-DC. Dh irgendwelche Offsetspannungen und -driften koennten dann 
interessieren.

von Dampfnilp (Gast)


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Dann gaeb's dann noch den AD630.

von Bast L. (bastler-89)


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Der Ad630 würde auch gehen aber der ist ja wirklich sehr teuer.
SPICE Modelle möchte ich haben damit ich das ganze vorher mal durch 
simulieren kann bevor ich mit Aufbauten auf einem Breadboard beginnen 
kann.

von Christian L. (cyan)


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Dampfnilp schrieb:
> Dann gaeb's dann noch den AD630.

Der ist aber noch teurer als der AD633, welcher für Bast Ler schon sehr 
teuer war. Außerdem kann man ihn leicht durch einen billigeren OPV und 
Analogschalter ersetzen. Gegebenenfalls braucht man noch einen 
Komparator für den Schaltvorgang.

von Bast L. (bastler-89)


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Also wie gesagt das ganze würde sicherlich sehr gut mit den Teilen 
funktionieren da AD schon komplette Application Notes für solche 
Anwendungen anbietet.

Ich sehe es aber nicht ein für so ein Bauteil mehr als für einen PI2 zu 
bezahlen. Und wie Christian schon geschrieben hat die Funktion könnte 
man wirklich sehr leicht durch günstige Bauteile nachbauen.

von Kai K. (klaas)


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>Ich möchte das ganze jedoch ohne Schalter entwerfen und Schaltvorgänge
>und das damit verbunden Spektrum zu vermeiden.

Hhm, ist doch Unsinn, da direkt nach dem Geschalte sowieso sofort erst 
mal ein Tiefpaß kommt.

von Dampfnilp (Gast)


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>... Aufbauten auf einem Breadboard beginnen kann.


Vergiss es. So bring es nichts. Einen Lock-in zum Mikrovolt messen baut 
man nicht auf Breadboard. Da kannst du gleich die ganze Theorie in die 
Tonne kloppen. Simulationen, Papers ... Flupp.

von Dampfnilp (Gast)


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Lock-ins sind eigentlich nichts fuer Bastler...
Der AD630 ist das Guenstigste an Allem. Du benoetigst vornedran noch 
eine ansteuerbare, oder konfigurierbare Kette von AC Verstaerkern. Dann 
ein Powersupply und dann noch ein Filter. Alles auf einem Multilayer.

Was soll das Ganze ueberhaupt werden ?

von Wolfgang A. (Gast)


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Bast Ler schrieb:
> Die Demodulation durch Analog schalter möchte ich eigentlich vermeiden
> da die Störfestigkeit nicht so gut ist wie bei der Methode mit den
> Multiplizieren laut mehreren IEEE Puplikationen.

Dafür sind keine IEEE Publikationen nötig. Es hängt schlicht und einfach 
neben der Multiplikationsmethode auch von deinem (unbekannten) Signal 
ab.

von thomas s (Gast)


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Wenn man jetzt noch wüsste, worum es eigentlich geht. Um ein konkretes 
Problem? Ums basteln?

Analogschalter sind eine feine Sache und nicht teuer. Das Signal nach 
der Gleichrichtung sieht sowieso grauenhaft aus - mit Modulator und auch 
mit Analogschalter - und ist der Simulation nicht so dolle ähnlich. Es 
hilft ein vernünftiger Tiefpass.

von Wolfgang A. (Gast)


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thomas s schrieb:
> Das Signal nach der Gleichrichtung sieht sowieso grauenhaft aus - mit
> Modulator und auch mit Analogschalter - und ist der Simulation nicht
> so dolle ähnlich. Es hilft ein vernünftiger Tiefpass.

Ist dir schon mal die Idee gekommen, dass es genau der Tiefpass ist, der 
die Bandbreite des herausgefilterten Signals bestimmt?
"Grausam" ist ein Begriff, der wegen seiner unspezifischen Bedeutung in 
der Signalverarbeitung keinen Platz hat. Wenn es einem um das SNR geht, 
sollte man schon etwas genauer verstehen, wie sich das Signal hinter 
dem Gleichrichter zusammensetzt. Blindes Drauflosfilter - nach dem Motto 
"Ich versteh nicht sowieso nicht, was das bedeutet" - ist da wenig 
hilfreich.

von thomas s (Gast)


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Lieber Wolfgang, ich entschuldige mich für die flapsige Formulierung. 
Allerdings ist es bei der unspezifischen Anfrage nicht eben leicht, 
spezifisch zu werden.

Und ja, die Details sind mir bekannt. Ich versichere, dass die (einige 
tausend p. a.)  Lock In-Verstärker, die wir herstellen, mir bestens 
vertraut sind. Die Dinger funktionieren sogar gar nicht mal so übel.

von Bast L. (bastler-89)


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Erstmal Danke für die Vielen Antworten dass ein vernünftig Tiefpass mit 
entscheidend ist ist mir klar. Mit der Theorie bin ich super vertraut 
jetzt gehts halt um die Praxis.

Es sieht so aus dass ich aus dem stark verrauschten Eingangssignal einer 
Photodiode Informationen über die Amplitude meiner Messfrequenz die ich 
über eine LED aussende gewinnen möchte halt ein klassischer Lock in 
Amplifier. Optimal ist natürlich ein Dual Phase Lock in Amplifier aber 
ein Phasenschieber lässt sich ja auch relativ leicht mit einem Allpass 
bauen. Die Daten werden denn mit einem PI und einem ADC eingelesen und 
auf dem Pi angezeigt.

von Wolfgang (Gast)


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thomas s schrieb:
> Lieber Wolfgang, ich entschuldige mich für die flapsige Formulierung.
> Allerdings ist es bei der unspezifischen Anfrage nicht eben leicht,
> spezifisch zu werden.

Das Ding ist doch, dass bei der Multiplikation mit einem Rechteck aus 
dem Eingangssignal nicht nur die Grundfrequenz sondern auch die 
Signalanteile mit ungeradzahlig vielfacher Frequenz durchgelassen werden 
und gewichtet als DC-Anteil hinter dem Tiefpaß auftauchen. Der Tiefpass 
nützt dagegen also überhaupt nichts. Das würde nur eine Bandbegrenzung 
des verrauschten Eingangssignales abmindern.

von Erwin (Gast)


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Du baust einen Lock-In-Verstärker ohne Tiefpass? Whow. Kann ich nicht.

von Wolfgang (Gast)


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Bast Ler schrieb:
> Optimal ist natürlich ein Dual Phase Lock in Amplifier aber
> ein Phasenschieber lässt sich ja auch relativ leicht mit einem Allpass
> bauen.

Ist es da nicht einfacher, wenn du aus dem Muttertaktgeber, der die LED 
steuert, direkt auch 0° und 90° Signale für zwei Synchrongleichrichter 
generierst und deren TP-gefilterte Ausgangssignale als Komponenten für 
rechnerische Bestimmung von Phasenlage und Amplitude benutzt. Das spart 
Phasenschieber und sonstige Analogspiele.

von Wolfgang (Gast)


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Erwin schrieb:
> Du baust einen Lock-In-Verstärker ohne Tiefpass? Whow. Kann ich nicht.

Falls du mich meinst:
Der Tiefpass nützt nicht so richtig gegen Signalanteile, die auf den 
Oberwellen eines zum multiplizieren verwendeten Rechtecks liegen. Von 
Weglassen habe ich nichts gesagt. Ein TP hilft aber nun mal nicht gegen 
DC-Anteile.

von thomas s (Gast)


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Wolfgang, wir wissen jetzt, wie es deiner Meinung nach nicht (so gut) 
geht.

Und wie geht es so richtig gut?

von Wolfgang (Gast)


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thomas s schrieb:
> Und wie geht es so richtig gut?

Indem du erstmal überlegst, wie dein Signalgemisch, dass aus deinem 
Detektor-Frontend herauskommt, zusammengesetzt ist, d.h. wie sieht das 
Nutzsignalspektrum aus und wie sieht im relevanten Bereich das 
Störsignalspektrum aus (Rauschleistungsdicht, sonstige Störer). Dann 
wäre zu klären, welche Nutzsignalbandbreite und welches SNR erforderlich 
ist. Mit den Daten kann man dann weiter gucken.

von Bast L. (bastler-89)


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Wolfgang schrieb:
> Bast Ler schrieb:
>> Optimal ist natürlich ein Dual Phase Lock in Amplifier aber
>> ein Phasenschieber lässt sich ja auch relativ leicht mit einem Allpass
>> bauen.
>
> Ist es da nicht einfacher, wenn du aus dem Muttertaktgeber, der die LED
> steuert, direkt auch 0° und 90° Signale für zwei Synchrongleichrichter
> generierst und deren TP-gefilterte Ausgangssignale als Komponenten für
> rechnerische Bestimmung von Phasenlage und Amplitude benutzt. Das spart
> Phasenschieber und sonstige Analogspiele.


Ja das ginge auch aber die beiden  Signale müssen auch erstmal mit 0° 
und 90° generiert werden das läuft dann wieder auf das selbe hinaus.

Ein LIA der mit einem Modulator arbeitet sollte doch aber auch 
störfester seine als einer der mit Schaltern arbeitet, da das 
Rechteckspektrum mehrere harmonische ausweist. Auch wenn diese von der 
Amplitude her abnehmen. Somit sollte das Rauschen mehr Einfluss auf den 
Gleichanteil haben oder irre ich mich da ?

von thomas s (Gast)


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Und, hast du die Daten vom TO? Ich nicht.

von Wolfgang (Gast)


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Bast Ler schrieb:
> Ja das ginge auch aber die beiden  Signale müssen auch erstmal mit 0°
> und 90° generiert werden das läuft dann wieder auf das selbe hinaus.

Nein, du nimmst einen Mutteroszillator, aus dem du mit Flip-Flop und 
Logikgattern die beiden Signale generierst. Die LED steuerst du 
vermutlich sowieso mit Rechteck an oder verwendest du dazu eine per 
Sinus gesteuerte KSQ?

> Somit sollte das Rauschen mehr Einfluss auf den Gleichanteil haben oder
> irre ich mich da ?

So langsam nehem die Oberwellen vom Rechteck nicht ab und vielleicht 
benutzt du eine konstante Modulationsfrequenz, so dass man die Signal 
zur Unterdrückung von Oberwellen der Nutzfrequenz durch einen Bandpass 
schicken kann.

von Ulrich H. (lurchi)


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Für die Messung eines Signal von einer LED ist die analoge 
Multiplikation eigentlich nicht die optimale Methode. Da passt die 
Version mit Schaltern eigentlich besser, weil auch das Nutzsignal etwa 
Rechteckform haben wird.

Gerade als 2 Kanal Version wird es einfacher gleich 2 Ref. Signale 
Digital zu erzeugen und das Signal zum Treiben der LED gleich mit. Bei 
einem externen Ref. Signal wäre die logische Variante für das Ref. 
Signal einen PLL zu haben, der die 2 fache (oder höher) Frequenz 
erzeugt, und daraus dann die Phase im groben (90 und ggf. auch 45 Grad 
Schritte) digital einzustellen. Die feine Phaseneinstellung kann man 
auch gut analog am PLL machen, weil man da eine Frequenzunabhängige 
Skala bekommen kann.

Der MC1496 ist günstig, aber halt nicht so temperaturstabil. Die AD630 
und ähnliche sind da wohl etwas besser, aber immer noch nicht so gut wie 
CMOS Schalter. Die alternative zum analogen Multiplizierer ist alt ein 
einstellbarer Filter, der die Oberwellen unterdrückt, die bei der 
Rechteckdemodulation mit detektiert werden und nicht immer gewünscht 
sind. Auch der Weg wird (wurde) bei kommerziellen Geräten genutzt.

Der MX1496 ist noch relativ einfach - modellieren könnte man wohl 
einfach anhand der Innenschaltung. Auf so ganz hohe Frequenzen läuft das 
ja eher nicht hinaus, das man Details der Transistorparameter braucht.

von Bast L. (bastler-89)


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Ok also sollte ich wohl doch erstmal das ganze mit einer 
Rechteckreferenz versuchen.

Und es ist tatsächlich so das auf die Diode keine Rechteck gegeben wird 
sondern wirklich eine Sinusspannung als ein "Sinus Strom" welcher mit 
einer Regelbaren Stromquelle erzeugt wird. Als dieser Referent muss ich 
dann natürlich ein Rechteck machen.

Was kommt den als Analog schalter neben den AD630 sonst noch in Frage, 
der Analogschalter sollte auch in der Lage sein Positive und negative 
Spannungen zu treiben. Am besten wieder Teile für die es Spice Modelle 
gibt.

von Wolfgang (Gast)


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Bast Ler schrieb:
> Was kommt den als Analog schalter neben den AD630 sonst noch in Frage,
> der Analogschalter sollte auch in der Lage sein Positive und negative
> Spannungen zu treiben.

Verrate doch bitte endlich mal, mit welcher Frequenz moduliert wird und 
ob die Frequenz konstant ist.

> Ok also sollte ich wohl doch erstmal das ganze mit einer
> Rechteckreferenz versuchen.

Nenn einfach einmal ein paar Fakten zu deinem Messproblem. Ewig diese 
Salamitaktik und Glaskugelleserei. :-(

von Bast L. (bastler-89)


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Bis 2 MHz

von Kai K. (klaas)


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>Bis 2 MHz

?? Dann hast du ganz andere Probleme...

von Bast L. (bastler-89)


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Was ist deiner Meinung nach denn eine machbare Bandbreite ?

von thomas s (Gast)


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Dann wünsche ich noch viel Spass.

von Postkunde (Gast)


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Es scheint eben doch einiges an Theorie zu fehlen.

Bei einem Rechteck ist klar was an der Led rauskommt. On - Off. Bei 
einem Sinus kann man sich zumindest bei der positiven Halbwelle etwas 
vorstellen. Wenn man nun den Sinus mit Offset um eins anhebt ist die 
Anregung des Objekts nicht mehr sinusfoermig... egal.

Wenn man mit einer Led etwas anscheint und misst die Emission, 
Reflexion, Transmission, kann ma sich in den meisten Faellen den 90 Grad 
Empfangskanal sparen. Denn diesen benoetigt man erst wenn das System 
eine Reaktion im betrachteten Zeitfenster hat. Das kann zb eine 
Phosphoreszenz sein.

von Wolfgang (Gast)


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Postkunde schrieb:
> Wenn man nun den Sinus mit Offset um eins anhebt ist die
> Anregung des Objekts nicht mehr sinusfoermig... egal.

Immerhin bekommt man eine sinusförmige Modulation um einen Arbeitspunkt. 
Und ein DC-Anteil wird beim Detektor sowieso platt gemacht.

von Jochen F. (jamesy)


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Der Lock-in-Analyzer mißt die zeitliche Variation der Aussendung der 
LED, und zwar im Rahmen der Tiefpaßbandbreite des LIA. Wenn dieses 
Signal tief im Rauschen liegt, reden wirüber Bruchteile eines Hertz. Ist 
das wirklich so langsam?
Ich frage mich, ob es nicht einfacher wäre, des Strom der LED zu messen.

von Bast L. (bastler-89)


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Ok dann habe ich etwas falsch verstanden ich dachte es wäre kein Problem 
eine Laserdiode oder LED mit 2 Mhz zu modulieren.

von Postkunde (Gast)


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Maximal machbare Bandbreite? wozu?  Um sich moeglichtst viele Probleme 
zu machen? Es gibt Lock-ins zB von Stanford. Niederfrequente, die gehen 
bis Millihertz, Hochfrequente, die gehen bis 20MHz oder so. Fuer 
spezielle Anforderungen, neue von Zuerich Instruments bis 600MHz. Ohne 
eine Ahnung leiht man sich ein kommerzielles Geraet und probiert nicht 
sowas besser machen.

von Bast L. (bastler-89)


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Das war etwas schlecht ausgedrückt ich meinte auf die Ironische Antwort 
von Thomas hin was denn die maximale Bandbreite wäre bei der man am 
wenigsten Probleme bekommen wird.

Ich werde auch mal eine Skizze anfertigen und hier hochladen. Zuerich 
Instruments kannte ich noch nicht danke für den Hinweis.

von Postkunde (Gast)


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Beschreib erst mal das Problem.

von Jochen F. (jamesy)


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Der UHFLI von Zürich Instruments kostet nur die Kleinigkeit von 33K€. 
Portokasse......

von Bast L. (bastler-89)


Angehängte Dateien:

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Jochen Fe. schrieb:
> Der UHFLI von Zürich Instruments kostet nur die Kleinigkeit von 33K€.
> Portokasse......

So wenig nur ich nehm gleich 10^^ .


Hier ist das mal als bild dargestellt was gemacht werden muss. Eine 
Laserdiode sendet eine  Sinus über die Luft zu einer Photodiode durch 
den Übertragungskanal kommt ein unbekanntes Rauschen dazu. Der Lock in 
Amplifier den ich bauen möchte soll dieses Signal von Rauschen befreien 
damit mein Pi mit dem ADC mir sagen kann was für eine Amplitude das 
empfangene Signal hat.


Die Frage war wie realisiere ich den LIA welche Bauteile bieten sich an 
und wie sollte man an das Problem heran gehen. Der Rest stellt kein 
Problem dar.

von Postkunde (Gast)


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Bei einem Lockin setup sind beide Frequenzquellen identisch. Und wie 
gesagt, ohne dynamik des mediums kan man sich den phasenschieber 
schenken. Dann sind die signale in phase. Abgesehen von einner 
moeglichen laufzeit.

von Postkunde (Gast)


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Und das Ganze soll?  Eine Lichtschranke?  ein Rauchdetektor?

von Wolfgang (Gast)


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Bast Ler schrieb:
> Ok dann habe ich etwas falsch verstanden ich dachte es wäre kein Problem
> eine Laserdiode oder LED mit 2 Mhz zu modulieren.

Halte mal Trägerfrequenz und Bandbreite auseinander. Je größer deine 
Bandbreite ist, um so mehr Rauschen kommt aus deinem Detektor raus. Mit 
der Frequenz f in deinem Blockschaltbild hat das nichts zu tun.

von Dampfnilp (Gast)


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Beim gezeigten Setup wuerd ich mir auch mal Sorgen um den optischen Teil 
machen. Es soll also die Transnmission ueber die Zeit gemessen werden. 
Auf welcher Zeitskala. Sekunden ? Minuten ?stunden ? Tage ? Je nachdem 
hat man gegen andere Einfluesse zu kaempfen.

von Kai K. (klaas)


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>Und das Ganze soll?  Eine Lichtschranke?  ein Rauchdetektor?

Irgendeine Studien-, Projekt- oder Semesterarbeit.

Hhm, bevor es Internet gab, mußte man das mühsam in der Bibliothek 
recherchieren und etliche Versuche selbst durchführen. Heute geht man 
sofort nach der Aufgabenstellung in ein Forum und versucht die dort 
vorhandene Erfahrung und das Wissen abzugreifen...

Bastler, wie wärs, wenn du dich erstmal gründlich in das Thema 
Lock-In-Verstärker einliest? Dein Wissen über dieses Themengebiet zeigt 
große Lücken...

von Bast L. (bastler-89)


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Wieso große Lücken wie ein Lock in Amplifier funktioniert habe ich 
verstanden. Wie der DC Anteil zustande kommt wieso der Tiefpass nötig 
ist was der Vorteil von Dual Phase LIAs ist etc. Zu dem Thema gibt es ja 
genügend Literatur.

Mir geht es nun um die günstige Realisierung,daher habe ich ja gefragt 
ob mir jemand bestimmte Bauteile empfehlen welche geeignet sein könnten. 
Sowas erfährt man nämlich nicht aus Fachbüchern.

von Ulrich H. (lurchi)


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Wenn kein zwingender Grund für die Hohe Modulationsfrequenz spricht, 
sollte man da eher etwas weiter runter gehen (z.B. 10 kHz). Das Macht 
den TIA für die Photodiode und den Eingangsverstärker einfacher. 
Außerdem muss man dann nicht so sehr Lichtsignal und Funkübertragung 
auseinander halten.

Wenn die Frequenz fest ist, kann man die Oberwellen auch gut per Filter 
entfernen. Dann kann man auch gut per Rechteck mit CMOS Schaltern oder 
ähnlichem Demodulieren ohne groß durch die Oberwellen gestört zu werden. 
Die Oberwellen sind in der Regel auch kein so großes Problem, denn auch 
bei Rechteck ist das nur eine eher kleine Korrektur zum Sinus - so viel 
mehr rauschen bringt das auch nicht.

Den Tiefpassfilter kann man ggf. zum Teil in Software im PI haben, so 
dass man analog da nicht so viel Filtern muss, und auch nicht so viele 
Sten vorsehen muss. Je nach Qualität des ADCs im µC wäre es auch 
sinnvoll wenn der µC die Phase in 90 Grad oder 180 Grad Stufen 
Verstellen kann und so eine zusätzliche langsame Modulation erzeugt - 
damit könnt man mit relativ wenig Aufwand Offsetfehler des ADC umgehen.

Wenn man 2 Phasen mit 90 Grad Versatz detektiert, kann man ggf. auch auf 
die feine Einstellung der Phase verzichten. Das meiste kann man durch 
umrechnen der beiden Kanäle erreichen. Nur mit einem Kanal und ohne 
Möglichkeit zur Einstellung der Phase wird man dagegen kaum auskommen, 
denn auch Verstärker und die Dioden können einen Phasenverschiebung 
erzeugen.

von Bast L. (bastler-89)


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@Ulrich.H

Die Modulierung des MC1496 habe ich so gemacht wie du es gesagt hast, 
was auch gut geklappt hat.Es macht doch sicherlich erstmal mehr sinn mit 
kleineren Frequenzen zu arbeiten aber dann direkt eine Dual Phase LIA 
aufzubauen dann kann ich die beiden Referenzsignale auch mit dem µC 
erzeugen.


Und ich meinte vorhin mit 2Mhz nicht die Bandbreite sondern die 
Trägerfrequenz.

von Kai K. (klaas)


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>Wenn kein zwingender Grund für die Hohe Modulationsfrequenz spricht,
>sollte man da eher etwas weiter runter gehen (z.B. 10 kHz). Das Macht
>den TIA für die Photodiode und den Eingangsverstärker einfacher.

Korrekt. Das macht die Geschichte erheblichst einfacher. Warum? Das 
Umschalten geschieht nicht instantan, sondern ist mit Verzögerungszeiten 
behaftet und dauert endlich lange. Die Nichtidealitäten sind für die 
beiden Schaltflanken auch noch unterschiedlich und driftbehaftet. Man 
will, daß die Periodendauer der Modulationsfrequenz erheblich größer ist 
als diese Umschaltzeiten.

Beim Umschalten entstehen außerdem Glitches, beispielsweise durch 
"charge injection". Im Datenblatt des AD630 sehr schön zu sehen. Diese 
Störspannung sollte ebebenfalls nur ein Bruchteil des eigentlichen 
Nutzsignals ausmachen, was wieder durch ausreichende Periodendauer der 
Modulationsfrequenz gewährleistet wird.

Mit viel höheren Modulationsfrequenzen als 10kHz ist das nur mit 
riesigen Klimmzügen einigermaßen genau zu schaffen.

von Ulrich H. (lurchi)


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Ich würde bei der Rechteckdemodulation bleiben. Gerade wenn die Frequenz 
nicht so hoch ist, kann man die Oberwellen auch gut per Filter entfernen 
und gewinnt so auch zusätzlich bei der Dynamik. Ein ggf. einstellbarer 
Filter mit Digital-Poties ist nicht mehr so kompliziert, und kann ggf. 
nachgerüstet werden. Das dürfte in vieler Hinsicht besser werden als mit 
analoger Multiplikation.

Die Rechteckdemodulation, selbst  mit einfach CMOS Schaltern wie 4066 
ist bei der Temperaturstabilität besser als ein guter analoger 
Multiplizierer.

Wenn man die Ref. Signale im µC (per PWM Ausgang) erzeugt, hat man schon 
eine Phasenverstellung. Man könnte dann für Messungen die nur die 
Amplitude verändern (z.B. Absorbtion / Streuung beim Licht) auch ohne 
großen Nachteil auch mit 1 Kanal auskommen. Der Aufwand für eine 2 Kanal 
Lösung ist zwar nicht so groß, aber einen wirklichen Vorteil hat man vor 
allem wenn es um Signal mit variabler Phase geht. Auch da bringt die 2 
Kanal Version nur etwas mehr als die 2 fache Geschwindigkeit oder etwa 
3-4 dB mehr SNR. Für den Anfang geht es also auch mit 1 Kanal.

von Wolfgang (Gast)


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Bast Ler schrieb:
> Und ich meinte vorhin mit 2Mhz nicht die Bandbreite sondern die
> Trägerfrequenz.

Mit den Groß- und Kleinbuchstaben ist das manchmal so eine Sache. Eine 
Bandbreite von 2mHz wäre zwar klein, aber nicht ganz abwegig. Messungen 
würden damit aber schon sehr zäh.

p.s. Zu den Themen Bandbreite und Störsignalabstand hast du immer noch 
nichts verraten.

von Kai K. (klaas)


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Unklar ist auch, wozu der Phasenschieber in dem Schema sein soll. Soll 
das Licht Wegstrecken von einigen km zurücklegen? Oder will man 
zusätzliche Phasengänge der Elektronik ausgleichen, beispielsweise durch 
Tiefpaßfilter?

von Ulrich H. (lurchi)


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Den Phasenschieber wird man in der Anwendung wohl vor allem zum 
Ausgleich von Phasenverschiebungen in der Elektronik nutzen. Bei 
geringer Frequenz könnte man ggf. auch ohne auskommen. Hilfreich ist die 
Möglichkeit aber schon.

von Dampfnilp (Gast)


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Wenn eine groessere Distanz zwischen Sender und Empfaenger sind wird der 
Clock ein Problem, denn der muss phasenstarr, dh identisch sein. Wenn 
man den erst aus dem Signal rausziehen muss wird's komplizierter, ist 
aber machbar.

von Christian L. (cyan)


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Bei 2MHz Trägerfrequenz wird das alles schon recht anspruchsvoll. Der 
AD633 hat nur eine Bandbreite von 1MHz. Wenn man sich nicht super teure 
Multiplizierer mit höherer Bandbreite leisten will kommt man am MC1496 
wohl kaum vorbei.
Auch der AD630 ist mit 2MHz schon an seiner Grenze. Du wirst wohl das 
ganze diskret mit Analogschaltern aufbauen müssen. Bei 2MHz dauert eine 
Periode nur 500ns. Viele einfache Analogschalter haben Anstiegs- und 
Abfallzeiten von ca. 100ns. Da drei solcher Flanken pro Periode 
entstehen, ergibt sich hier schon ein sehr großer Fehler. Man muss also 
Analogschalter mit Schaltzeiten mit einstelligen oder unteren 
zweistelligen ns Bereich nutzen. Ein Kandidat könnte der NC7SB3157 bzw. 
FSA3157 sein. Bei 5V ergeben sich somit max. 25ns. Ein schneller R2R OPV 
für 5V Betrieb müsste man dann noch suchen. Das ganze dann mit +-2,5V 
betrieben, könnte ein Ansatz sein. Lediglich das digitale Signal zur 
Ansteuerung müsste man noch anpassen oder den digitalen Teil auf -2,5V 
beziehen.

Was die Geräte von Zuerich Instruments angeht - diese setzen auf 
AD-Wandler um die Berechnungen später digital zu machen. Vielleicht 
könnte man das auch hier in Betracht ziehen.

von Dampfnilp (Gast)


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Erst muesste man diese Zahl (2MHz) hinterfragen und nicht einfach mal 
was machen. Was bringt eine hohe Modulationsfrequenz ?
Wenn man zum Beispiel einen hohen S/N Gewinn haben muss bei gleichzeitig 
nicht-langsamer Dynamik des Systems. Wenn man zB die 2 Hz des Systems 
betrachten will.
Bisher wissen wir aber nichts, bisher kam nur ein Wischi-waschi. Das 
uebliche eben. Das Wichtigste kommt erst mit dem 100. Post

von Postkunde (Gast)


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Solch Gilbertzellen wie den cd 1496 gibt es noch mehrere. zB den 
HFA3101, der hat etwas mehr Bandbreite wie der 1496

von Wolfgang (Gast)


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Bast Ler schrieb:
> Bis jetzt scheint mir die Verwendung des MC1496 sinvoll zu sein

Mach es doch einfach.

Wenn du nicht langsam mal ein paar Fakten zur Anwendung rüberwachsen 
läßt, kann dir hier sowieso keine zielgerichtet helfen.

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