Hallo, ich messe einen resistiven Sensor, welcher mit etwa 150kHz angeregt wird. Zur Auswertung wird dieser in einer Brückenschaltung betrieben. Bei der Messung erhalte ich zwar einen Sinus, aber keine gleichmäßige Amplitude. Zwei Bilder davon sind angehängt, einmal nur das Signal, und einmal das Signal mit Kreuzen dargestellt mit einem Fit. Die Spannung wird über eine Referenzquelle bereitgestellt (ADR8520) und mit einem Instrumentenverstärker (AD8425, fixed gain of 2000, 3,5Mhz Bandwidth) verstärkt. (Danach noch einmal um Faktor 3 und -3) Beim Layout habe ich die GND-Plane ausgeblendet, diese ist aber durchgängig oben und unten, und wurde mit Vias gespickt. Unten sind sowieso nur wenige Leiterbahnen. Dieses Problem mit der variablen Amplitude gab es allerdings auch schon mit der vorherigen Schaltung und ich hoffte es mit der neuen Platine ausräumen zu können. Doch dem scheint nicht so. Kann das vomn der Platine kommen, oder ist das wahrscheinlich der Sensor? Danke schonmal Gerald
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Da ist eben noch eine Modulation drauf. Eine Ahnung was kommen sollte muesst ihr schon haben. Der Sensor sollte ja auch irgendwie kalibriert werden koennen.
Gerald M. schrieb: > keine gleichmäßige Amplitude. Brumm eingekoppelt. Ist da irgendwas irgendwie abgeschirmt? > Unten sind sowieso nur wenige Leiterbahnen. Eine einzige reicht aus, um eine Massefläche in 2 Masseschnipsel zu teilen. Und du hast da schon 2 davon quer über die gesamte Platine... > Kann das vomn der Platine kommen, oder ist das wahrscheinlich der > Sensor? Was kommt heraus, wenn du nicht den Sensor, sondern eine "Sensorsimulation" mit möglichst kurzen Leitungen anschließt? > wurde mit Vias gespickt. Sieht man: Schrotflintentechnik. Besser wäre es, dort "Treffer" anzubringen, wo sie sinnvoll und nötig sind. > einen AD8425 gibts nicht. Ist vermutlich ein AD8428...
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Also das kabel vom Sensor zum Verstärker ist knapp 10cm lang. Über der Platine ist ein alublech. Eine Simulation für den Widerstand fällt mir nicht ein (der Widerstand hat etwa 150 Ohm und schwankt um wenige Prozent) jedoch sollte der Brumm, wenn es denn einer ist, unabhängig von der Messspannung sein. So sollte ich das testen können :) Zur Schrotflintentechnik, natürlich habe ich dort Vias platziert wo ich sie auf den ersten Blick für sinnvoll erachtet, nur eben noch zusätzlich ein paar, da diese ja nichts kosten und schaden sollten sie auf keinen Fall. Und ja, es ist ein AD8428, bin da wohl verrutscht.
Vielleicht habt Ihr einen starken Langwellensender in der Nähe stehen, der sich dem Sinus überlagert.
Eine bestimmte Frequenz sollte es nicht sein, die Fourier-Transformation zeigt zumindest keine einzelne Frequenz. Von außen sollte auch nicht viel kommen, die Messung findet in einem Reinraum mit etwa 1,5m dicken Stahlbetonwänden statt (früher wurde darin was mit Strahlung gemacht) Ich wickle auch mal dick Alufolie um alles. Aber wie gesagt, wenn es nicht vom Sensor ist, sollte der Brumm ja unabhängig von der Messspannung sein.
Gerald M. schrieb: > Eine bestimmte Frequenz sollte es nicht sein, die Fourier-Transformation > zeigt zumindest keine einzelne Frequenz. Was hast du den der FFT unterzogen? Beim Messsignal liegt ja definitif eine dominierende Frequenz drauf, das siehste ja schon an dem hübschen Sinus ;-) Liegt ja recht genau 150kHz, die müsstest du in jedem Fall in der FFT sehen, an sonsten ist deine FFT und/oder dein Fenster falsch.
Natürlich rede ich von Frequenzen die nicht den 150kHz entsprechen ;)
Hallo, mal ne doofe Frage dazwischen: Wenn ich das Datenblatt richtig verstehe hat der AD8428 ein GBP von 3.5 MHz. Bei einem Gain von 2000 entpricht das dann noch einer Nutzbandbreite von 1.75kHz. Wenn man mit 150 kHz so weit außerhalb des GBP ist, kann ich mir schon vorstellen, dass das Teil komische Sachen macht. Welchen Gain machter der in der realen Anwendung denn bei den 150kHz noch? Grüße, Ein Fragender
Ja, das liegt daran, dass du es nicht richtig verstanden hast ;) Darin steht sogar das entsprechende GBP
@ Ein Fragender (Gast) >mal ne doofe Frage dazwischen: Wenn ich das Datenblatt richtig verstehe >hat der AD8428 ein GBP von 3.5 MHz. Bei einem Gain von 2000 entpricht >das dann noch einer Nutzbandbreite von 1.75kHz. Wenn man mit 150 kHz so Wirklich gute Frage, aber trotzdem falsch gedacht. Denn das DB sagt: "... amplifier stage of 10. This architecture results in a 3.5 MHz bandwidth at a gain of 2000 for an equivalent gain bandwidth product of 7 GHz. ..." Das ist also intern nicht nur ein Langwellenempfänger ... ;-)
@Wolfgang (Gast) >> Instrumentenverstärker (AD8425... >Sicher? >Gibt es dazu auch ein Datenblatt? Wieso - hat sich doch schon geklärt ...
Hallo, Danke für die Antwort, klarer Fall von Datenblatt nicht richtig gelesen. In dem Fall ist der AD8428 schon ein interessantes Teil. Die Eingangsstufe hat dann ja ein GBP von 700Mhz, respekt. Noch mal zur Ursprungsfrage zurück: Sich nacheinander die Teile anschauen. Datenerfassungssystem am Eingang kurzschließen (OSZI, ADC Karte,...?), schauen ob das Signal stabil ist (DC Wert). Instrumentenverstärker am Eingang kurzschließend, schauen ob das Signal stabil ist (DC Wert). Nur Signalquelle an das Datenerfassungssystem anschließend (zu dem ADR8520(??) konnte ich nichts finden), schauen ob die Anregungsspannung stabil ist. Ganzes System ohne den Sensor (mit einem Dummy) vermessen -> Stabilität bestimmen Andere AC Quelle testen, schauen ob es dann stabiler wird. Grüße, Ein Fragender
Hi, danke für deine Anregungen. So langsam frage ich mich ob ich beim abtippen der Bauteile betrunken war. Als Referenzspannungsquelle habe ich einen ADR4520 genutzt. Das Messsystem ist einwandfrei, aber einfach mal das rauschen des Verstärkers aufnehmen macht natürlich auch Sinn ^^ Wobei ein rauschen von ~100mV schon heftig wäre :D Aber ich kann den Sensor auch messen wenn er nicht angeregt ist (er misst die Biegung eines mechanischen Oszillators, sollte also gleichmäßig sein). Dann habe ich ja einen Plan was ich morgen alles machen muss :) Ich werde mich melden.
Hallo, jetzt wird es langsam licht. Du versogst Deinen Sensor mit einer DC Spannung. Die Anregung kommt von Deinem Teil, das zu vermessen willst. Ich hatte erst die Vermutung, dass Deine Anregung schon DC moduliert ist (mit 150kHz) und Du ein Messsignal (durch Bewegung/Stauchung,... des resistiven Sensors) auf die 150kHz aufmodulieren willst und das ganze dann später wieder runtermischst. In dem Fall würde ich das System mal ohne Anregung ruhig und hoffentlich stabil stehen lassen und an dem Jumper SV1 aus einem Funktionsgenerator (evt. Funktionsgeneratorsignal nehmen und mit Spannungsteiler 1/1000 runterteilen) einen 150 kHz Sinus in das System einspeisen. Damit kannst Du dann unterscheiden ob die Abweichungen aus Deiner "Mechanik" oder aus der Elektronik kommen. Grüße, Ein Fragender
Gerald M. schrieb: > ich messe einen resistiven Sensor Womit? Vielleicht ist es ja bloss aliasing vom Scope...
lrep schrieb: > Vielleicht ist es ja bloss aliasing vom Scope... Angesichts der Zahl der Abtastpunkte und der niedrigen Frequenz kann man das vemutlich ausschließen. Gerald M. schrieb: > Aber ich kann den Sensor auch messen wenn er nicht angeregt ist Mein Vorschlag zielte darauf ab, überhaupt nicht den Sensor zu messen, sondern den Verstärker. Und dazu einfach eine DifferenzGLEICHspannung aus einem möglichst kompakt aufgebauten und angeschlossenen Spannungsteiler vorne einzispeisen. > (er misst die Biegung eines mechanischen Oszillators, sollte also > gleichmäßig sein). Auch mechanische Oszillatoren können Überlagerungen haben. Eine Gitarrensaite wäre z.B. ein langweiliger Tongenerator, wenn da nur ein Sinus herauskäme...
Sensorspeisespannung entfernen und dann das Signal angucken!
Gerald M. schrieb: "...die Messung findet in einem Reinraum mit etwa 1,5m dicken Stahlbetonwänden statt (früher wurde darin was mit Strahlung gemacht)" Da "Strahlung" ein weiter Begriff ist und 1,5m dicke Wände darauf schliessen lassen, dass da entweder von aussen nach innen, oder... von innen nach aussen(!) eine sehr gute Schirmung vonnöten war.... mal spekulativ gefragt: Wurde der Raum mal mit einem professionellen Strahlenmeßgerät auf nuklear aktive Altlasten untersucht? Besonders auch im Nahbereich (Beta). Mach deine Messungen mal ausserhalb deines "strahlensicheren" Ex-Strahlungslabors....
Dein Ausgangsverstärker der invertierende Teil, die Eingangsimpedanz beträgt dort 430 Ohm, das würde ich mla höher wählen, wer weiß ob dein Ausgang das bereitstellt. Glaube zwar nicht das es was ändert, aber das ändern kann meiner Meinung nicht schaden.
Also es ist amtlich, Pfusch am Bau. Selbst ohne Sensor oder mit kurzgeschlossenem Sensor (da wird praktisch nur die Messspannung über die Brückenwiderstande gemessen), egal ob interne oder externe Messspannung (haben da ein riesen Teil, extra für so etwas) ich habe Schwingungen mit ca. 44kHz und 22kHz und einer Amplitude von etwa 10mV, aufm Oszi sieht das eher nach rauschen aus, am PC mit dem ADC (eigentlich digitaler Lockin) sieht man die Schwingungen deutlich. Die Schwingungen sind auch schon direkt am Ausgang des Instrumentenverstärkers zu sehen. Jetzt heißt es Schaltung zerlegen und schauen wo das herkommt -_-"
Lothar Miller schrieb: > lrep schrieb: >> Vielleicht ist es ja bloss aliasing vom Scope... > Angesichts der Zahl der Abtastpunkte und der niedrigen Frequenz kann man > das vemutlich ausschließen. Na ja, ich habe mit einem 1GS/s Tek auch schon etliche Stunden lang eine Schwingung bei 10MHz oder so gejagt, die sich dann als schnöder 50Hz-Brumm herausstellte... Gerald M. schrieb: > Jetzt heißt es Schaltung zerlegen und schauen wo das herkommt -_-" Oder doch mit einem analogen Scope mal nachschauen, ob das echt ist.
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Hallo, ich möchte das Thema noch einmal aufgreifen. Bei kurzgeschlossenen Eingängen am Instrumentenverstärker erhalte ich angehängtes Bild. Erst dachte ich dass es ziemlich viel rauschen ist, doch sowohl beim nachrechnen als auch simulieren mit LTSpice bekomme ich bei 2.5MHz ein RMS rauschen von 11mV. Da passt das mit dem Peak2Peak Wert aus dem Bild mit ca 100mV ziemlich gut rein. Liegt einfach an dem rauschen des Verstärkers, obwohl 1.3nv/(Hz)^1/2 ziemlich wenig ist, wird das ziemlich viel bei 6000-facher verstärkung und 2.5MHz -_-" Gibt es eine alternative Methode, einen resisitven Sensor auszulesen? Ich dachte schon an Transimpedanzverstärker oder Stromspiegel, bei denen dann der Strom durch einen deutlich größeren Widerstand fließen soll. Doch irgendwie komme ich auf keinen grünen Zweig
1. Wie sieht die Sensorspeisespannung aus? Symmetrisch? Störpegel? 2. Was sollen R1 und R2 und das Poti? Das belastet die Brückenausgangsspannung, sonst nichts. 3. Wo wird der Instrumentenverstärker für Ubrücke =0 abgeglichen? Der Ref-Pin bietet sich an. Du misst doch hoffentlich nicht mit dem Oszi mit AC-Kopplung und der Ausgang ist DC-mässig am Anschlag?
1.: +-15 Volt. Sind sehr sauber (ist die Spannung aus dem Controller, in dem auch der Lockin und ADCs und DACs sind) 2.: Die beiden Widerstände sind Teil der Messbrücke. Das Poti ersetzt im Moment noch R1 um die Brücke abzugleichen. Anmerken möchte ich hier dass das Oszibild bei kurzgeschlossenen Ad8428 entstanden ist. Es sollte also keine Differenz anliegen, weshalb die Messspannung auch relativ egal sein sollte. 3.: Siehe 1. DC Signal lag bei etwa 2mV. In Sättigung sieht die Spannung super aus (hatte mich kurz gefreut, bevor ich das bemerkte)
In der Tat seltsam. Ich würde mal einen anderen Instrumentenverstärker, vielleicht einen mit deutlich weniger Verstärkung, probieren.
Wie gesagt, bei 1.3nV(Hz)^-1/2 rauschen sind wir bei 2.5Mhz und Gain=6000 schon bei 12mV RMS rauschen. Für peak2peak kann man das locker mal 6 rechnen. Also 72mV p2p Da bin ich schon recht nahe am Wert dran, zumal das nur das rauschen des Amps ist. Deswegen ja doch eine andere Möglichkeit der Verstärkung. Ich denke ich mache ein neues passendes Thema auf.
thomas schrieb: > In der Tat seltsam. Nö, eigentlich nicht. So sieht es aus, wenn man an der Rauschgrenze arbeitet.
Gerald M. schrieb: > Wie gesagt, bei 1.3nV(Hz)^-1/2 rauschen sind wir bei > 2.5Mhz und Gain=6000 schon bei 12mV RMS rauschen. Ja. - Wobei unter 1nV/sqrt(Hz) machbar sein sollte; AD797 zum Beispiel, oder AD8099. Was netto in Deiner Schaltung an Rauschen rumkommt, müsstest Du natürlich nachrechnen. > Für peak2peak kann man das locker mal 6 rechnen. Also > 72mV p2p Ey sag mal... das ist doch ein kleiner Tek. Warum lässt Du nicht einfach Effektivwert anzeigen? > Deswegen [suche ich] ja doch eine andere Möglichkeit der > Verstärkung. Naja. Mal rechnen. Dein Sensor hat, wenn ich mich nicht irre, ungefähr 100 Ohm Innenwiderstand. Sein eigenes Rauschen liegt also in derselben Größenordnung wie das Rauschen des Verstärkers. Sensor und (realer) Verstärker zusammen haben (wegen der vektoriellen Addition) ungefähr 2nV/sqrt(Hz) Rauschen. Sensor und (idealer = rauschfreier) Verstärker zusammen hätten etwas über 1nV/sqrt(Hz) Rauschen. Die im besten Falle erreichbare Verbesserung ist also Faktor 2 (6dB); real wird es weniger sein. - Lohnt sich das? Jetzt weisst Du auch, warum kapazitive Sensoren so beliebt sind: Sie rauschen nicht.
Possetitjel schrieb: > Ey sag mal... das ist doch ein kleiner Tek. Warum lässt Du nicht einfach > Effektivwert anzeigen? Dafür habe ich mich durch das Menü geklickt, aber leider nicht gefunden. Habe die Daten aber auf Speicherkarte, sobald ich einen PC habe wo ich die rein bekomme rechne ich das aber nach :) Possetitjel schrieb: > Sein eigenes Rauschen liegt also in derselben Größenordnung wie das > Rauschen des Verstärkers. Das stimmt allerdings. Was mich aber gewundert hat war, dass das optische auslesen mit laser und Vierquadrantenphotodiode ein deutlich schöneres Signal liefert, obwohl dort nur ca 1/3 des Stromes fließt wie beim resistiven Sensor. Deshalb dachte ich es muss etwas besseres geben, was ja aber nicht (wirklich) sein kann. Da das Signal eh durch einen Lockin gejagt wird ist es sowieso nicht so schlimm, aber trotzdem Schade. Danke dir
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