Hallo, ich habe ein sehr schwaches Wechselspannungssignal eines resistiven Sensors. Der Sensor hat eine Änderung von etwa +-1% und kann mit etwa 100mV betrieben werden. Ich bekomme also ein Signal mit der Amplitude 1mV. Das Signal ist ein Sinus, und geht je nach dem von 100kHz bis mehrere MHz. Um das Signal ordentlich auszuwerten, soll es verstärkt werden. Damit man keinen Abgleich wie in der Wheatstonebrücke braucht, wollte ich einfach das Wechselspannungssignal auskoppeln, mit einen Übertrager vorverstärken und anschließend auf einen schnellen OPV. Um die Messspannung zu erhalten, habe ich vor den Sensor (etwa 500 Ohm) einen zweiten Widerstand, ebenfalls etwa 500 Ohm in Reihe gebaut. an die beiden Widerstände lege ich nun 200mV Spannung an. Das Signal welches ich verstärken möchte, greife ich zwischen beiden Widerständen ab. Nun habe ich das Problem, dass ein Übertrager so niederohmig ist (um die 100mOhm) dass ich ihn nicht einfach parallel zum Sensor schalten kann, da ich sonst den Sensor praktisch überbrücke. Ich habe schon mit Kondensatoren zum auskoppelt gespielt, aber da bekomme ich auch immer nur einen Hochpass ab einigen MHz heraus. Wie kopple ich ohne aktiven Bauteile die Wechselspannung des Sensors in den Übertrager?
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@Gerald M. (gerald_m17) >Das Signal ist ein Sinus, und geht je nach dem von 100kHz bis mehrere >MHz. >Um das Signal ordentlich auszuwerten, soll es verstärkt werden. Damit >man keinen Abgleich wie in der Wheatstonebrücke braucht, wollte ich >einfach das Wechselspannungssignal auskoppeln, Das macht jeder Koppelkondensator. > mit einen Übertrager >vorverstärken Ist das wirklich nötig? >und anschließend auf einen schnellen OPV. Warum nicht direkt auf den OP? >Um die Messspannung zu erhalten, habe ich vor den Sensor (etwa 500 Ohm) >einen zweiten Widerstand, ebenfalls etwa 500 Ohm in Reihe gebaut. an die >beiden Widerstände lege ich nun 200mV Spannung an. Das Signal welches >ich verstärken möchte, greife ich zwischen beiden Widerständen ab. Sehr merkwürdig. Warum tust du das? >Nun habe ich das Problem, dass ein Übertrager so niederohmig ist (um die >100mOhm) Nö, das ist bestenfalls der Gleichstromwiderstand der Primärwicklung. Die IMPEDANZ eines Übertragers bestimmt sich aus dem Übertragungsfaktor und dem sekundären Abschlußwiderstand. Rp = Ü^2 * Rs > dass ich ihn nicht einfach parallel zum Sensor schalten kann, >da ich sonst den Sensor praktisch überbrücke. Ich habe schon mit >Kondensatoren zum auskoppelt gespielt, aber da bekomme ich auch immer >nur einen Hochpass ab einigen MHz heraus. Weil die Impedanz deines Übertragers zu klein ist, ebenso wie dein Koppelkondensator. Von 100kHz bis einen handvoll MHz tut es ein normaler, AC-gekoppelter Verstärker, sei es mittels OPV oder diskret aufgebaut (wobei das heute kaum noch sinnvoll ist).
Also, die Amplitude von 1mV bekommen wir nur selten. Eine Verstärkung von 6000 bringt meistens eine Amplitude von 1V. Um das Signal zu verstärken, wollte ich so wenig Stufen wie nötig benutzen. Ich hatte mir als (current feedback) OPV den AD8000 (oder Ad8003 falls mehrere Stufen nötig sind) ausgeguckt. Da ich recht wenig Erfahrung mit Current Feedback OPVs habe, weiß ich nicht so recht, ob ich eine so hohe Verstärkung hinbekomme. Eine Frequenz bis etwa 60MHz wäre perfekt, darunter geht zwar auch, aber bis dahin haben wir die technischen Mittel um alles zu messen. Eine Vorverstärkung von 6 und eine Verstärkung von 1000 mit dem AD8000 würde (laut Simulation) gehen. Ich würde hierfür schon einen recht hohen Rf von 3kOhm und einen recht kleinen Wert Rg von 3 Ohm wählen. Hier würde ich aber vorher nachfragen. Wie gesagt, in der Simulation sieht es ok aus. Ein Rf von 300 Ohm würde einer -3dB Frequenz von ~600 MHz entsprechen, also dachte ich ich vergrößere ihn um den Faktor 10, um auch die Bandbreite zu begrenzen. Also kurz: Verstärkung von 6000 bis 60MHz, 1VPP Ausgangsspannung Lieber mehrere Stufen, oder versuchen mit einem OPV auszukommen? (Bei den schnellen (current feedback) OPVs finde ich meist nur Angaben mit einem Gain von bis G=10. Ist das nur standard oder ist es nicht zu empfehlen höher zu verstärken, also etwa 3 Stufen zu benutzen?)
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Gerald M. schrieb: > Also kurz: > Verstärkung von 6000 bis 60MHz, 1VPP Ausgangsspannung > Lieber mehrere Stufen, oder versuchen mit einem OPV auszukommen? > eine Verstärkung von 1000 mit dem AD8000 würde (laut Simulation) gehen. Der AD8000 hat ein Verstärkungs-Bandbreite-Produkt von etwa 600MHz, deine 60MHz gibts also nur bis Vu~10, bei mehreren Stufen noch weniger (wegen jeweils -3dB). Wie willst du da mit einer Stufe, die 1000-fach verstärkt, auf 60MHz kommen?
ArnoR schrieb: > Der AD8000 hat ein Verstärkungs-Bandbreite-Produkt von etwa 600MHz Das Datenblatt sagt: >The AD8000 is an ultrahigh speed, high performance current feedback amplifier. Das Verstärkungs-Bandbreite-Produkt gibt es so doch nur bei voltage feedback OPVs, oder?
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Gerald M. schrieb: > Also, die Amplitude von 1mV bekommen wir nur selten. > Eine Verstärkung von 6000 bringt meistens eine Amplitude > von 1V. Ziemlich viel. Ist Eure Aufzeichnungsmimik tatsächlich so taub, dass sie ein ganzes Volt benötigt? 150mV sollten es doch auch tun. Ein Signal, das auch mal 60 MHz haben kann, will man i.d.R. impedanzrichtig mit einem Koaxkabel transportieren. 0dBm (=224 mV an 50 Ohm) für Vollaussteuerung ist da schon eine brauchbare Hausnummer. Ich würde über einen universell verwendbaren Zwischen- verstärker mit vielleicht 20dB in 50-Ohm-Technik nachdenken, den man direkt am "Empfängereingang" anbringt. > Um das Signal zu verstärken, wollte ich so wenig Stufen > wie nötig benutzen. Wozu? Um möglichst astronomische Anforderungen für die Bauteile zu erzeugen? > Eine Vorverstärkung von 6 und eine Verstärkung von 1000 > mit dem AD8000 würde (laut Simulation) gehen. Ja - bei 3MHz vielleicht. Auch ein Current-feedback-Amplifier hat ein endliches Verstärkungs-Bandbreite-Produkt; das ist zwar variabel, aber beim AD8000 ganz sicher nicht 60 GHz. > Verstärkung von 6000 bis 60MHz, 1VPP Ausgangsspannung > Lieber mehrere Stufen, Aber natürlich. Was glaubst Du denn? > oder versuchen mit einem OPV auszukommen? Welchen Sinn soll das haben? > (Bei den schnellen (current feedback) OPVs finde ich meist > nur Angaben mit einem Gain von bis G=10. Ist das nur standard > oder ist es nicht zu empfehlen höher zu verstärken, Es ist - völlig unabhängig vom CFA - nicht sehr empfehlenswert, wesentlich über eine Stufenverstärkung von 10 (=20dB) hinaus- zugehen. Die ganze Berechnerei bei OPVs basiert nämlich auf der Annahme, dass die Leerlaufverstärkung sehr viel größer ist als die eingestellte Stufenverstärkung - wobei "sehr viel" häufig mit "Faktor 10" übersetzt werden kann. Wenn Du also bei 60 MHz eine Stufenverstärkung von 10 realisieren willst, sollte die Leerlaufverstärkung einen weiteren Faktor 10 höher sein. Der OPV braucht also ein GBP von 6'000 MHz = 6 GHz. > also etwa 3 Stufen zu benutzen?) Na sicher. Drei Stufen mit 20 dB und fg = 200 MHz gibt insgesamt 60 dB und fg = 115 MHz. Bei 60 MHz hast Du dann 59 dB statt 60 dB, also 1 dB Abfall.
Gerald M. schrieb: > Das Verstärkungs-Bandbreite-Produkt gibt es so doch nur > bei voltage feedback OPVs, oder? Wieso sollte? Beim VFA ist das Verstärkungs-Bandbreite-Produkt (GBP) konstant; also steht es normalerweise im Datenblatt. Beim CFA ist das GBP (in gewissen Grenzen) variabel, weil die Verstärkung (d.h. die Steilheit) einer Stufe von außen gesteuert werden kann. Aber natürlich hat der CFA trotzdem ein MAXIMALES GBP, über das er nicht hinauskommt. Der "Fortschritt" besteht darin, dass das häufig nicht mehr im DaBla steht, sondern aus Diagrammen und sonstigen Indizien geraten werden muss.
Possetitjel schrieb: > Aber natürlich hat der CFA trotzdem ein MAXIMALES GBP, > über das er nicht hinauskommt. Das liegt übrigens daran, dass die Steilheit selbst AUCH frequenzabhängig ist. Für relativ niedrige Frequenzen kann man die Steilheit sehr stark vergrößern, wenn man den Kollektorstrom entsprechend anhebt. Bei relativ hohen Frequenzen stößt man aber an die "magischen Schräge" an; eine weitere Erhöhung des Kollektorstromes über einen bestimmten Grenzwert hinaus erhöht die Steilheit bei dieser Frequenz nicht weiter - einfach weil die Transitfrequenz nicht mitwächst. > Der "Fortschritt" besteht darin, dass das häufig nicht mehr > im DaBla steht, sondern aus Diagrammen und sonstigen Indizien > geraten werden muss. Das Datenblatt lässt den Rückschluss zu, dass das GBP des AD8000 irgendwo bei 3 GHz liegt.
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OK, alles klar, also einfach so wie angehängt (verzeiht das hässliche Bild für den OpAmp, der hat tatsächlich einen disable Pin verlangt)? Faktor 18 als Verstärkung sollte wahrscheinlich noch gehen, oder? Ich muss ja auf 6000 kommen. Dann schau ich mal ob ich einen anderen OPV finde, der vielleicht gleich mehrere OpAmps im IC hat (den AD8003 kann ich in seinem LFCSP Package wahrscheinlich nicht so einfach löten) Danke schonmal
Gerald M. schrieb: > OK, alles klar, also einfach so wie angehängt (verzeiht > das hässliche Bild für den OpAmp, der hat tatsächlich > einen disable Pin verlangt)? Ja, schon besser. Frequenzgang würde mich mal interessieren. Verzerrungen vielleicht auch noch. > Faktor 18 als Verstärkung sollte wahrscheinlich noch gehen, > oder? Vermutlich.
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