Hallo zusammen, um eine NI-6351 (http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/de/nid/209071) zu entlasten, möchte ich einen Impedanzwandler + Anti Alias filter entweder selber bauen oder fertig beziehen. Folgende Eigenschaften wären schön: - +-10 V Ausgangsspannung - < 1 kOhm Ausgangsimpedanz (gerne niedriger) - Bandbreite > 200 kHz - einstellbare Tiefpass Filterbank, bis zu 100 kHz. Einige wenige Schritte reichen (100 kHz, 50 kHz, 1 kHz, 50 Hz oder so). Schneller als 200 kHz kann ich die NI Box nicht samplen lassen. Gegeben - 5 V Spannungsversorgung mit 1 A max Was ich also suche ist ein Spannungsregler, der von den +5 V mindestens +-10 V (falls der OP rail 2 rail kann) macht und einen OP mit wenig Rauschen, der als Impedanzwandler arbeitet. Angedacht sind mindestens 8 Kanäle, besser 16. Aber ich kann ja die Schaltung ggf. duplizieren. Ich denke als Filter reicht möglicherweise ein RC Netzwerk aus, ich brauche kein allzu steiles Sperrband. Sind -40 dB mit passiven Komponenten sinnvoll, oder handelt man sich Ärger ein durch die 2 RC Glieder? Benötige ich weitere Hardware zum Abstimmen (Offset o.ä.)? Ich brauche keine einstellbare Verstärkung, ich möchte wirklich nur die Signale puffern und bandbegrenzen. Wenn es was fertiges gibt gucke ich mir das auch gerne an. Danke und schöne Grüße, Jan edit: als OP dachte ich z.B. an den hier http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ths4631.pdf , oder machen mir die 100 pA input bias current einen Strich durch die Rechnung?
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Und das Ganze soll ? Was bedeutet entlasten ?
Oh D. schrieb: > Und das Ganze soll ? Was bedeutet entlasten ? Eine niederomige Quelle nicht zu stark zu belasten. Impedanzwandlung. Pufferstufe für die AD Wandler der NI Box.
wieso sollte die Quelle "zu stark belastet" werden? Die Eingänge deines Datenerfassungssungsmoduls sind doch hochohmig, oder? Laut Datenblatt der NI-box 10Gohm mit 100pA Biasstrom. Deine Impedanzwandlerstufe wird doch wahrscheinlich sehr ähnliche Werte am Eingang haben, oder.
Achim S. schrieb: > wieso sollte die Quelle "zu stark belastet" werden? Die Eingänge deines > Datenerfassungssungsmoduls sind doch hochohmig, oder? Laut Datenblatt > der NI-box 10Gohm mit 100pA Biasstrom. Deine Impedanzwandlerstufe wird > doch wahrscheinlich sehr ähnliche Werte am Eingang haben, oder. Es hat sich aber gezeigt, dass die Genauigkeit bei steigender Ausgangsimpedanz des Sensors ganz rapide sinkt, guckt mal da: http://www.ni.com/pdf/manuals/374591c.pdf , Seite 3. Man muss mit der Samplerate ganz erheblich runter gehen, um die Fehler gering zu halten. Ich schätze, dass die 10 GOhm und 100 pA Biasstrom nur im statischen Zustand gelten, nicht wenn mehrere Kanäle gemultiplext werden. In http://www.ni.com/pdf/manuals/370784g.pdf auf Seite 241 steht explizit, dass ich bei crosstalk (den ich sehe) bei höheren Ausgangsimpedanzen Spannungsfolger einsetzen muss oder die Samplerate erniedrigen. Auf Seite 52. folgende steht, dass man hochimpedante Quellen mit Bias Widerständen ausbalancieren sollte, was in gain Fehlern resultiert. Ich möchte aber nicht jedes Mal an den Widerständen in der Box rum fummeln. Hinzu kommt das erwähnte Anti Aliasing Filter. Danke für eure Antworten bisher!
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ok: es geht also nicht darum, dass eine "niederohmige Quelle nicht zu stark belastet" wird. Sondern darum, dass du relativ hochohmige Quellen hast und die parasitären Kapazitäten beim Umschalten des Eingangsmultiplexers der Box nicht schnell genug umgeladen werden, richtig? Dafür kann ein Impedanzwandler vor der NI-box tatsächlich helfen. Wobei auch nicht alle OPV-Ausgänge es mögen, wenn sie geschaltete Kapazitäten treiben müssen.
Scheiße, meine 2. Antwort ist natürlich falsch. Jan K. schrieb: > Eine niederomige Quelle nicht zu stark zu belasten. ist natürlich eine hochohmige Quelle, tut mir Leid zu schnell geschrieben und nicht mehr gelesen, danke Achim für die Klarstellung. Damit kommt wohl eine Anforderung hinzu: Der OP muss die Kapazitäten der Multiplexer schnell laden können.
dann würde ich bei den üblichen Verdächtigen nach ADC-Treibern suchen (z.B. http://www.analog.com/media/en/news-marketing-collateral/product-selection-guide/ADC-Driver-Selection-Guide_Final.pdf). Bei vielen ADCs sitzen ebenfalls geschaltete Kondensatoren am Eingang, die Anforderungen an den ADC (schnelles Einschwingen nach einer Charge-Injection auf den OPV-Ausgang) sind die selben wie bei dem MUX-Eingang deiner NI-Box. Für die Sensoren, die nur eine Bandbreite haben, ist die billigere Lösung ein Kondensator am Sensorausgang: mit dem Innenwiderstand der Quelle bildet er den Tiefpass (primitivste Form eines Anti-Aliasingfilters). Und er puffert die Charge-Injection ab, wenn der Kapazitätswert wesentlich größer ist als die geschaltetet parasitäre Kapazität des MUX-Eingang.
Danke für den Link und das Buzzword, mit adc driver/buffer findet man ne ganze Menge. Da die Box auch differentiell kann, wird es wohl der http://www.analog.com/en/products/amplifiers/adc-drivers/single-ended-differential-amplifiers/ada4922-1.html werden. Wie berücksichtige (falls ich es muss) die Ausgangsimpedanz der Quelle, wenn ich das RC Glied vor den Puffer schalte? Durch den Widerstand wird die Grenzfrequenz des Filters ja verschoben, kann ich die reellen Widerstände einfach addieren? Danke + schöne Grüße, Jan
Jan K. schrieb: > kann ich die reellen > Widerstände einfach addieren? Dein RC wird direkt an die Quelle geschaltet, und der gefilterte Ausgang geht auf den Impedanzandler? Dann hängen Quellenwiderstand und der R des RC in Serie, und man kann sie addieren (sofern der Ausgangswiderstand der Quelle auch reell ist).
Achim S. schrieb: > Dein RC wird direkt an die Quelle geschaltet, und der gefilterte Ausgang > geht auf den Impedanzandler? An dieser Frage hänge ich eigentlich gerade. http://www.planetanalog.com/author.asp?section_id=483&doc_id=563628 und http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/46-12/sar_front_end.html zeigen, dass die RC Glieder eher nach dem Puffer kommen. Macht das Einstellen der exakten Grenzfrequenz einfacher, aber erhöht den Schaltungsaufwand (2x möglichst identische RC Kombinationen, da differentielle Ausgangssignale). Handele ich mir damit Probleme ein? Dankeschön, Jan edit: Das Filter muss hinter den Puffer, ich möchte ja unterschiedliche Quellen mit unterschiedlichen Ausgangswiderständen messen. Bleibt die Frage nach den möglichst gleichen Kapazitäten und Widerständen in der Differenzleitung
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