Forum: Projekte & Code Noch ein ADC Board für Trenz Electronic FPGA Modul


von Gustl B. (-gb-)


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Hallo zusammen,

für ein Uniprojekt habe ich ein Board entworfen, bei PCB-Pool fertigen 
lassen und bestückt das folgende Eigenschaften hat:

- 5V Eingang (Molex IDE Stecker und als Buchse)
- VGA
- 3 ADCs, LT2315, AD7356, AD7902.
- Header für UM232H Modul von FTDI
- Header für Trenz Electronic FPGA Modul
- FT232RL UART
- IDE Header wovon 20 Pins an FPGA IOs gehen.

Ich habe da bestimmt einige Layoutfehler, ist auch nur zweilagig also 
nicht wirklich optimal, aber es funktioniert alles. Es geht bei dem 
Projekt nicht darum schnelle Signale zu messen sondern Gleichspannung. 
Ein Mikroskop rastert von Pixel zu Pixel und während ein Pixel vom 
Elektronenstrahl beleuchtet wird soll ich die Gleichspannung (entspricht 
der Helligkeit) messen. Über den IDE Header bekomme ich mitgeteilt 
welches Pixel gerade beleuchtet wird. Die Daten werden dann über USB zum 
PC geschickt.

Im Anhang:
- Fotos
- Schematic und .brd Datei von Eagle
- Bilder vom .brd
- Ein .pdf das das Rauschen zeigt. Da habe ich eine 9V Batterie 
angeschlossen an den Eingang. Ja das rauscht mehr wie im Datenblatt 
angegeben, aber sehr viel weniger wie das Rauschen auf dem Signal das 
ich messen soll (mehrere 10 mV bis 100 mV).

Ich bin mit dem Ergebnis zufrieden, beantworte hier aber gerne Fragen.

Edit:
Wieso verschiedene ADCs und so?
Das ist ein Testboard auf dem ich verschiedene Dinge ausprobieren 
wollte. Auf das nächste Board kommen 9 oder 10 ADC Eingänge, also 
vermutlich 5 baugleiche ADCs mit je zwei Kanälen.

Eine Frage habe ich auch:
Der AD7356 hat V_Drive für SPI bis maximal 2,5 V. Ich verwende auch 2,5 
V, aber auf FPGA Seite bin ich bei 3,3 V. Also die Eingänge SCLK und #CS 
vom ADC bekommen 3,3 V. Ist das problematisch? Es funktioniert 
fehlerfrei.

: Bearbeitet durch User
von Antti L. (trioflex)


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das rauschen mehr als datenblatt meinst du ADC7356 Figure 6?

Ein geheimnis: das wird gemessen bei ADI mit ADC inputs SHORT circuit 
direct am Gehäuse. Nicht DC, nicht kurzschluss irgendwo, nein KZ direkt 
am ADC gehäuse.

Deine werte mit 9V batterie sind deshalb nicht direct vergleichbar mit 
dem AD Datenblatt.

ah LTC2315 hat ja single ended eingang, da auch mehr breites histogram..

ADC zu bemessen geht eigentlich nur mit "unglaublich guter sinus Quelle" 
und FFT.


PS die eagle dateien können manche Leute nicht öffnen... ich habe nur 
die PDFs angeschaut.

von Gustl B. (-gb-)


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Antti L. schrieb:
> ADC zu bemessen geht eigentlich nur mit "unglaublich guter sinus Quelle"
> und FFT.

Exakt, das ist mir auch bekannt, aber mir geht es bei dem Projekt drum 
Gleichspannung zu messen. Clock Jitter und sonstige Dinge die bei einem 
Sinus zu Fehlern führen beachte ich also nicht. Ausserdem habe ich 
leider keinen Signalgenerator der mir einen sauberen Sinus generiert. 
Ich kann das aber nachreichen sobald ich Zugang zu sowas habe.

> PS die eagle dateien können manche Leute nicht öffnen... ich habe nur
> die PDFs angeschaut.

Hm ... was schlägst Du vor? Liegt es generall am Eagle Format oder habe 
ich etwas falsch gemacht?

Antti L. schrieb:
> Ein geheimnis: das wird gemessen bei ADI mit ADC inputs SHORT circuit
> direct am Gehäuse. Nicht DC, nicht kurzschluss irgendwo, nein KZ direkt
> am ADC gehäuse.

Oh, ok ... ja das wusste ich nicht. Danke!

von Antti L. (trioflex)


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1) das gute signal quelle habe ich mal gelegentlich von ebay gekauft 
1KHz und 10KHz, für 10MHz gibt was von TI.

2) re: Eagle >> psssst..! aber es gibt Leute die kein Eagle haben! Die 
können dann entsprechende Dateien auch nicht öffnen.

von Gustl B. (-gb-)


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Hm, also die 10 MHz Referenz von TI habe ich, die 10 kHz ist diese hier? 
http://www.ti.com/tool/tipd113

Ich habe den Anwendungsfall, dass mein Signal unipolar ist. 
Dementsprechend habe ich auch zum Teil ADCs verwendet und beschalten 
dass diese nur positive Spannungen messen können.

Ich werde mal noch in der Uni mit einem Signalgenerator messen wenn ich 
da ran komme.

Ok, für alle die kein Eagle haben habe ich hier
https://gus.tl/uni/TEM/hardware/Testplatine_2/Schematic.png
noch das Schematic als Bild. Da sind einige Fehler drinnen und am Ende 
habe ich auch ein paar Dinge anders bestückt.
Z. B. kann man sich ja die Grenzfrequenz für einen LC Tiefpass 
ausrechnen. Wenn ich das aber mit den entsprechenden Werten bestücke, 
dann liegt die Grenzfrequenz wo ganz anders.

von Gustl B. (-gb-)



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So, heute konnte ich einen Signalgenerator anschließen. Der hatte
allerdings nicht die volle Amplitude. Bildchen im Anhang.

von Tom W. (Gast)


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Bei der 250kHz-Messung wird der Peak bei Faktor 2 gar nicht angezeigt, 
weil der Achsenabschnitt fehlt. Kann das sein?

Warum hast du so eine massive Oberwelle drin?

von Gustl B. (-gb-)


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Thomas W. schrieb:
> Bei der 250kHz-Messung wird der Peak bei Faktor 2 gar nicht angezeigt,
> weil der Achsenabschnitt fehlt. Kann das sein?

Klar kann das sein, das tastet nämlich nichtmal mit 1 MSample/s ab, die 
Skala geht also nichtmal bis 500 kHz. Sie geht immer bis F_sample/2.

> Warum hast du so eine massive Oberwelle drin?

Keine Ahnung, vor allem sind die nur beim AD7356 so deutlich. Vielleicht 
ist das auch eine Fehlbedienung vom Sigangenerator oder so ...

von Antti L. (trioflex)


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die oberwelle kommt vielleicht von dem einganschaltung was den signal 
unsummetrisch macht, dann wäre die oberwelle gleich da.

von Gustl B. (-gb-)


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Was bedeutet "unsummetrisch"? Der Eingang mit der starken Oberwelle hat 
nur Spannungsteiler und Tiefpass.

von Antti L. (trioflex)


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AD7356 ch A:

Vocm sollte 1.024V sein, bei dir ist aber 1.8 !
U4 pin 2 sollte so 1V sein, und R23 linke seite sollt nach GND mit 
ähnlcihen impedance als das zeug zu X3

AD7356 ch B: hier ist gar kein common mode schaltung? R35 untere ende 
sollta am 1V liegen

dh nach deiner schaltung MUSS von AD7356 von BEIDEN kanalen diese 
oberwellse das sein.. was man auch sieht.

von Gustl B. (-gb-)


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Antti L. schrieb:
> Vocm sollte 1.024V sein, bei dir ist aber 1.8 !
> U4 pin 2 sollte so 1V sein, und R23 linke seite sollt nach GND mit
> ähnlcihen impedance als das zeug zu X3

V_ocm sollte bei 1,65V sein. Zumindest laut dem Diff-Amp Calculator von 
Analog Devices. Das sagt immer dass die Outputs clipped sind wenn ich 
V_ocm auf weniger als 1,5 V stelle.

Antti L. schrieb:
> AD7356 ch B: hier ist gar kein common mode schaltung? R35 untere ende
> sollta am 1V liegen

Wieso? Das verstehe ich nicht. Würde ich das auf 1 V legen, dann hätte 
ich ja die Schirmung von der Buchse auch auf 1 V. Mir ist klar, dass ich 
da ein unipolares Signal habe, ich bekomme also nur 11 Bits von dem 12 
Bit ADC. Aber was ändert das am Sinus am Eingang so dass da Obertöne 
entstehen?

Eigentlich bin ich nur auf der Suche nach einer Schaltung die mit einem 
unipolaren 12 V Signal einen differentiellen ADC mit 2 V V_ref voll 
aussteuert/nutzt.

von Gustl B. (-gb-)


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So, jetzt habe ich hier eine Schaltung die in Multisim prima 
funktioniert. Das ist ähnlich der im AD7357 Datenblatt 
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD7357.pdf 
Seite 17 oben aber eben noch mit Spannungsteiler davor.

Nachteil: Ich brauche eine negative Versorgungsspannung. Wie macht man 
das üblicherweise? Das soll ja auch möglichst wenig rauschen.

: Bearbeitet durch User
von here (Gast)


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Gustl B. schrieb:
> Nachteil: Ich brauche eine negative Versorgungsspannung. Wie macht man
> das üblicherweise? Das soll ja auch möglichst wenig rauschen.
Womit versorgst Du die Schaltung generell? Labornetzteil?
Ansonsten gibt es auch Spannungsregler für negative Spannungen (siehe 
7905).
Relativ einfach dürfte ein DC/DC-Wandler + LC-Tiefpass + low noise 
Regler sein.

von Gustl B. (-gb-)


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Eigentlich wollte ich mit nur einmal 5 V am Eingang auskommen und dann 
einmal die 3,3 V erzeugen für das FPGA und 2,5 V und ein paar V_Ref für 
die ADCs. Mein analoges Eingangssignal ist ja Unipolar. Aber gut, ich 
brauche wohl negative Spannung und bin gerade dabei was zu entwerfen. 
Mit DC/DC, Filter und LDO dahinter. Braucht bloß alles relativ viel 
Boardfläche und die ist bei der gratis Eagleversion sehr knapp und 
kostbar.

von here (Gast)


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Gustl B. schrieb:
> Braucht bloß alles relativ viel
> Boardfläche und die ist bei der gratis Eagleversion sehr knapp und
> kostbar.
Deshalb mach ich meine Projekte nur noch mit KiCAD.
Das ist zwar hackeliger zu bedienen, hat aber keine Restriktionen.

von Blechbieger (Gast)


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here schrieb:
> Gustl B. schrieb:
> Braucht bloß alles relativ viel
> Boardfläche und die ist bei der gratis Eagleversion sehr knapp und
> kostbar.
>
> Deshalb mach ich meine Projekte nur noch mit KiCAD.
> Das ist zwar hackeliger zu bedienen, hat aber keine Restriktionen.

Ich frage mich immer welche Universitäten das sind die ihre Studenten 
sich mit kastrierten Eagle-Versionen oder KiCAD rumärgern lassen. 
Eigentlich bekommen Unis die meiste CAE Software fast geschenkt.

von Gustl B. (-gb-)


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Ja ich darf an der Uni die Vollversion verwenden. Aber von zu hause aus 
geht das dann nur über VPN und ich möchte das eigentlich auch so 
entwerfen, dass ich das dann privat verwenden kann.

von Antti L. (trioflex)


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DC kupplung ist generiell immer mist zu bauen, wenn es von GND rail 
starten muss dann noch schlimmer, das negative spannung ist oft nicht 
vermeidbar. Und die diff verstärker wenn man die als single zu diff 
verwendet haben fliessendes DC offset was von der ausgangsimpedance der 
quelle abhängt.

für 0-12V DC messung ist leider eine negative versorgung fast unmeidbar

von Gustl B. (-gb-)


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Ja sieht fast so aus. Vielen Dank! Vermutlich ist es einfach einen 
Bipolar (also -12V nach +12V) nach differentiell zu bauen. Wenn man dann 
also ein unipolares Signal reinfüttert wird nur die Hälfte des 
Wertebereichs erreicht.

Und noch eine Frage die mir das Datenblatt 
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADA4896-2_4897-1_4897-2.PDF 
nicht beantwortet:

Der Operationsverstärker hat ja + und - Versorgungsspannung. Muss das 
symmetrisch um die 0 herum sein? Ich würde gerne -3V und +3,3V oder +5V 
verwenden. Im Datenblatt steht nur was von +- 5V. Wenn ich aber auf +5V 
die -5V erzeuge mit DC/DC-Wandler und danach noch einen LDO hänge, dann 
schaffe ich keine -5V mehr sondern eben etwas weniger. Laut Multisim 
funktioniert das problemlos.

Man kann jetzt mit viel Aufwand das unipolare Signal nach differentiell 
wandelt und zwar so, dass es die volle Spanne vom ADC ausnutzt (die 
vollen 14 Bit beim AD7357).
Oder man lässt das komplett bleiben und schließt den Eingang direkt an. 
Dann werden eben nur 13 Bits verwendet.
Oder man verwendet einen ADC wie den LTC2315 der sowieso nur einen 
unipolaren Eingang hat.

von Antti L. (trioflex)


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+4.5 und -1.5V und ähnliche spannungen wernde oft verwendet ;)
es muss nicht symmetrisch sein.

von Gustl B. (-gb-)


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Ok, vielen Dank, dass ich also eine negative Versorgungsspannung brauche 
wenn ich unipolar nach differentiell wandele ist mir jetzt klar, ein 
kleines Testboard ist schon gelayoutet und bei PCB-Pool.

Aber wie ist das bei pseudodifferentiellen ADCs wie dem AD7902 oder 
LTC2315? Die können ja selber direkt Spannungen von 0V bis V_ref 
erfassen. Wenn ich davor jetzt einen Buffer setze wie den ADA4807 (als 
Beispiel), dann verändere ich dadurch den Eingangsbereich, also 
Spannungen von 0V bis V_ref kann ich nicht auf den Buffer geben wenn ich 
den nur mit einer positiven Spannung betreibe und -Vs auf GND lege?! 
Sprich ich brauche also auch da eine negative Versorgung von weniger 
100mV unter GND.

Eigentlich würde ich das gerne vermeiden weil DC/DC Wandler das Rauschen 
eher erhöhen aber gut ... gibt es Empfehlungen für solche Wandler von z. 
B. +5V nach -5V um dann die -5V noch zu filtern und in einen LDO von -5V 
nach -3V zu füttern?

Ich habe jetzt mal den TPS6735 
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps6735.pdf verbaut im Testlayout, aber 
das braucht schon ordentlich Fläche und Bauteile ...

von Tom W. (Gast)


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Welches FPGA Modul ist das? Scheint nirgends im thread erwähnt?

von Gustl B. (-gb-)


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Das hier:

https://shop.trenz-electronic.de/de/TE0725-02-15-1C-Xilinx-Artix-7-2x50-Pin-FPGA-Modul-mit-XC7A15T-1CSG324C?c=131

Es gibt auch welche mit Artix7 100 die kompatibel sind. Neuere Boards 
haben auch zusätzliche 8 IOs statt den LWL Layout drauf.

von Gustl B. (-gb-)


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Hallo nochmal, jetzt habe ich ein Testboard mit einem AD7356 und einem 
OpAmp Paar je Eingang um von unipolar single ended auf differentiell zu 
kommen. Das funktioniert auch super.
Ich habe das so gemacht wie hier 
http://www.farnell.com/datasheets/1962234.pdf auf Seite 14 unten.

Aber: Da ist die Spannung am Eingang nur 0 bis V_ref. Bei mir habe ich 
aber 0 bis 12V. Was ich also gemacht habe ist einen Spannungsteiler 
davorgehängt wie im Multisim Bild im Anhang. Die Widerstandswerte habe 
ich dan durch ausprobieren rausbekommen. Das ist natürlich keine schöne 
Lösung, also ist die Frage, wie macht man das richtig?
Spannungsteiler davor wie ich es jetzt gemacht habe und wenn ja, wie 
kann man die Widerstände richtig ausrechnen?
Oder zuerst Spannungsteiler, dann dessen Ausgang auf einen OpAmp 
(Impedanzwandler), und den Ausgang vom OpAmp dann auf den dual OpAmp der 
das differentiell macht?

Und was macht man mit der Masse der Quelle? Also der Schirmung vom BNC 
Kabel? Direkt mit der Masse lokal verbinden oder über einen Widerstand?

Vielen Dank!

von Gustl B. (-gb-)


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So und jetzt nochmal die Simulation mit OpAmp davor. Ich finde das als 
Laie besser wie ohne OpAmp (also nur Spannungsteiler), aber würde mich 
trotzdem über die Meinung eines Profis freuen.

von Gustl B. (-gb-)


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Und noch eine Frage:
Die Schaltung oben ist schon etwas umfangreich, man brauch negative 
Versorgung und einige OpAmps. Was ist die bessere Lösung:
So bauen wie oben oder einen Pseudodifferentiellen ADC verbauen wie den 
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD7902.pdf
und da direkt das unipolare Signal nach einem einfachen Spannungsteiler 
draufgeben?

von Antti L. (trioflex)


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AD9702 ist einfacher wenn du DC von 0V messen musst.

von Gustl B. (-gb-)


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Hm, ja stimmt, aber: Der sampelt nicht so oft. Wir haben ja als Quelle 
einen Photodetektor in einem Elektronenmikroskop. Und da gibt es Shot 
Noise. Den bekommt man auch nicht weg weil das eben Statistik ist. Und 
da hat eben oft abtasten den Vorteil, dass man da wenn man Mittelwerte 
bildet das Rauschen besser wegbekommt.

Und selbst wenn ich den AD7902 verwende, sobald ist einen Buffer davor 
setze am Eingang brauche ich auch wieder eine negative Versorgung oder? 
Weil der OpAmp Buffer Das Eingangssignal zwischen 0 und wenigen 100 mV 
verfälscht wen ich die negative Versorgung weglasse und auf Masse lege.

von Antti L. (trioflex)


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so ist das leben, immer was,, ja das von 0V messen, DC und usw, es ist 
immer problematisch ohne -V supply, wenn es wirklich bis 0.00V messen 
muss

von Gustl B. (-gb-)


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Ok, dann hab ich das also von der Theorie her richtig verstanden. Ich 
könnte den AD7902 ohne Buffer verwenden oder eben negative Versorgung 
auf die Platine. Jedenfalls lernt man viel dabei, für mich als Hobbyist 
ein sehr spannendes Projekt.

von Peter (Gast)


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Hallo Gustl,

ich habe heute auch einen ADC vermessen und wollte nur mal zeigen, wie 
so ein Spektrum auch aussehen kann. Das 10 MHz Testsignal habe ich noch 
durch einen Filter geschickt, so das die Frequenzanteile, die jetzt noch 
sichtbar sind, mit ziemlicher Sicherheit im Wandler entstehen.

Gruß, Peter

von Gustl B. (-gb-)


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Schick!
Ich habe aber noch andere Probleme:

Was mache ich mit der Schirmung/Masse des Signals? Also wenn ich 
Single-Ended nach differentiell baue, dann wird die Masse der Quelle 
nirgens verwendet. Aber eigentlich sollte ich die ja schon verwenden 
weil das Signal ja auf diese bezogen ist. Wo schließt man die also an?

Man kann jetzt auch einen Diff-Amp verwenden wie den AD8138, aber da 
habe ich noch ein paar Dinge nicht verstanden:
- Welche Spannungen kann ich an die Eingänge anlegen? Ist das Abhängig 
von den Versorgungsspannungen?
- Ist es sinnvoll das Signal an den einen Eingang und die Signalmasse an 
den anderen Eingang anzuschließen? Also das als "differentiell" zu 
betrachten, gut bei einem unipolaren Signal verliert man dann ein Bit 
beim ADC aber das könnte ich verschmerzen.
- Kann man mit einem solchen Diff-Amp nur über R_G und R_F eine große 
Eingangsamplitude auf den Eingangsbereich des ADCs skalieren? Also ich 
lege ein Signal von 0 bis 13 V an, habe ein entsprechendes Verhältnis 
der Wiederstände und bekomme an den Ausgängen 0 bis 2 V.

Vielen Dank!

von Achim S. (Gast)


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Gustl B. schrieb:
> Also wenn ich
> Single-Ended nach differentiell baue, dann wird die Masse der Quelle
> nirgens verwendet.

Das kann ich mir nicht vorstellen. In deiner zuletzt gezeigten Schaltung 
in Beitrag "Re: Noch ein ADC Board für Trenz Electronic FPGA Modul" kommt der 
Massebezug für das singe ended signal z.B. dadurch zustande, dass an 
einem Eingang von U2B 1,024V anliegen. Über diese 1,024V ist auch das 
Bezugspotenial für deinen Signaleingang festgelegt (die 1,024V sind 
relativ zu Masse). Gäbe es keinen Bezug der Masse der Quelle hierzu, 
dann würde die Schaltung nicht funktionieren.

Auch wenn du einen fully differential OPV für die Umsetzung single ended 
-> differential benutzt, hast du auf der Eingangsseite den Massebezug. 
Im Datenblatt 
(http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD8138.pdf) 
in Fig. 2 am unteren 499Ohm-Widerstand.

Gustl B. schrieb:
> - Welche Spannungen kann ich an die Eingänge anlegen? Ist das Abhängig
> von den Versorgungsspannungen?

Ja sicher, das hängt von der Versorgung ab. Wichtiger Parameter ist der 
"input common mode range".

Gustl B. schrieb:
> - Ist es sinnvoll das Signal an den einen Eingang und die Signalmasse an
> den anderen Eingang anzuschließen? Also das als "differentiell" zu
> betrachten,

Auf welche konkrete Schaltung beziehst du dich? Z.B. Fig. 2 im 
Datenblatt? Dann müsste dort die Masse der Quelle mit der Masse deines 
Verstärkers verbunden werden.

Gustl B. schrieb:
> Kann man mit einem solchen Diff-Amp nur über R_G und R_F eine große
> Eingangsamplitude auf den Eingangsbereich des ADCs skalieren?

Sollte im Prinzip schon gehen. Wobei du damit das Signal zwar 
abschwächst, der noise-Gain bleibt aber >1 (das Rauschen wird also nicht 
gleichermaßen abgeschwächt).

von Gustl B. (-gb-)


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Achim S. schrieb:
> Das kann ich mir nicht vorstellen. In deiner zuletzt gezeigten Schaltung
> in Beitrag "Re: Noch ein ADC Board für Trenz Electronic FPGA Modul"
> kommt der
> Massebezug für das singe ended signal z.B. dadurch zustande, dass an
> einem Eingang von U2B 1,024V anliegen. Über diese 1,024V ist auch das
> Bezugspotenial für deinen Signaleingang festgelegt (die 1,024V sind
> relativ zu Masse).

Relativ zu welcher Masse? Der des Signals oder der meines Messsystems? 
Ich habe ja ein Gerät, da geht das Signal raus, und mein Board mit ADC, 
da kommt es an, und beide haben eine Masse. Die Frage ist jetzt wie ich 
diese Massen wo am sinnvollsten verbinde. Das Signal selbst ist ja 
bezogen auf die Signalmasse der Quelle. Also wenn ich an den OPV einmal 
das Signal anlege und dann noch die 1V, dann müssen diese 1V bezogen zur 
Signalmasse sein. Aber wie mache ich das? Hier 
www.farnell.com/datasheets/1962234.pdf auf Seite 14 unten (gleiches Bild 
wie im Anhang) am Punkt A sind das V_REF/2. Und V_REF ist bezogen zur 
Masse das ADC. In dem Bilchen ist nur oben links das Signal 
angeschlossen. Eigentlich müsste ich doch die 1V oder V_REF/2 zur Masse 
der Quelle dazuaddieren und das dann auf den anderen Eingang geben.

Achim S. schrieb:
> Auch wenn du einen fully differential OPV für die Umsetzung single ended
> -> differential benutzt, hast du auf der Eingangsseite den Massebezug.
> Im Datenblatt
> (http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD8138.pdf)
> in Fig. 2 am unteren 499Ohm-Widerstand.

Bezogen zu welcher Masse? Wie verbinde ich die beiden Massen wo?
Also wenn mein Signal über das BNC Kabel geht dann habe ich da Rauschen, 
und ein Teil des Rauschens ist auch auf Schrimung (= Signalmasse) und 
Signal identisch. Wenn ich aber das Signal bezogen zur ADC Masse/Masse 
des Messsystems angucke, dann ist das Rauschen nicht gleich und man hat 
es in der Messung mit drinnen.

Achim S. schrieb:
> Auf welche konkrete Schaltung beziehst du dich? Z.B. Fig. 2 im
> Datenblatt? Dann müsste dort die Masse der Quelle mit der Masse deines
> Verstärkers verbunden werden.

http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD8138.pdf 
Seite 16 Links. Also Signal auf den einen Eingang, Schirmung auf den 
Anderen. Wieso müssen da die Massen verbunden werden und dadurch, dass 
ich die Massen verbinde verfälsche ich doch das Signal?!

Achim S. schrieb:
> Sollte im Prinzip schon gehen. Wobei du damit das Signal zwar
> abschwächst, der noise-Gain bleibt aber >1 (das Rauschen wird also nicht
> gleichermaßen abgeschwächt).

Wie macht man das dann? Spannungsteiler und danach erst auf den 
Verstärker?

von Achim S. (Gast)


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Gustl B. schrieb:
> Relativ zu welcher Masse? Der des Signals oder der meines Messsystems?
> Ich habe ja ein Gerät, da geht das Signal raus, und mein Board mit ADC,
> da kommt es an, und beide haben eine Masse. Die Frage ist jetzt wie ich
> diese Massen wo am sinnvollsten verbinde.

Ich geh mal davon aus, dass es bei dir erst mal keinen "externen" Bezug 
der beiden Massen aufeinander gibt (sondern nur den, den du selbst 
beliebig herstellst), richtig?

Auch in dem Bild, das du angehängt hast, steht der Massebezug für die 
Quelle (versteckt) drinnen. Das Eingangssignal schwingt dort um Vref/2. 
Wenn dein Eingangssignal bezogen auf die Quellenmasse immer positiv ist, 
dann muss die Quellenmasse an die Verstärkermasse angeschlossen werden, 
um das zu erreichen.

Es wäre im Prinzip auch denkbar, die Quellenmasse an die 1,024V 
anzuschließen (bei einem bipolaren Eingangssignal). Passt aber in deinem 
unipolaren Fall von der Aussteuerung her nicht. Und passt auch nicht, 
wenn du das Eingangssignal über ein Koaxkabel bekommst (danach klingt 
es, dass du mal von Quellenmasse und mal von Schirmung redest).

Die Quellenmasse ist ein Bezugspotential, das du für den 
Verstärkereingang brauchst. Über die Leitung sollten keine unerwünschten 
Ströme fließen, die dir den Bezug verfälschen.

Die Schirmung ist eine Leitung, über die du eingekoppelte Störungen 
möglichst niederimpedant abfließen lassen willst.

Wenn beides zusammefällt (auf dem Außenleiter einer Koaxleitung), würde 
ich den auf jeden Fall auf die niederohmige Verstärkermasse anschließen 
(und sicher nicht auf den relativ empfindlichen 1,024V-Knoten, der nur 
die Funktion des Bezugspotentials erfüllen könnte, aber nicht die 
Funktion der Schirmung).

Gustl B. schrieb:
> Seite 16 Links. Also Signal auf den einen Eingang, Schirmung auf den
> Anderen. Wieso müssen da die Massen verbunden werden und dadurch, dass
> ich die Massen verbinde verfälsche ich doch das Signal?!

S. 16 links (also Fig. 42) dient zur Definition der Größen, das ist kein 
Schaltungsbeispiel. Schau dir die Schaltungsbeispiele an (Fig. 2, Fig. 
44 und genau für deine Anwendung Fig. 46). Dort bezieht sich die Quelle 
auf die selbe Masse wie der Verstärker. Und ohne einen definierten 
Massebezug kann der DC-gekoppelte Verstärker nicht funktionieren.

Oder interpretiere ich deine Bezeichnungen "Quellenmasse" und 
"Schirmung" falsch?

von Gustl B. (-gb-)


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Vielen Dank und nein, Du verstehst das schon richtig was ich schrieb. 
Was ich jetzt aber immer noch nicht weiß ist wo ich die beiden Massen 
wie verbinde.

Die Quelle hat eine Masse, das ist auch die Schirmung vom Kabel.
Der ADC hat eine Masse.
Der Verstärker hat keine Masse, sondern die Referenzspannung V_REF/2 ist 
bezogen auf die ADC Masse.

Verbinde ich jetzt die Quellmasse direkt mit der ADC Masse? Ohne 
Widerstand oder sonst was dazwischen? Also direkt von der SMA-Buchse auf 
die Masse?

Für mich fühlt sich das falsch an weil:

Wenn jetzt auf der Schirmung und dem Signal ein gemeinsames Rauschen 
sitzt, dann sieht das mein Single-ended nach diff Verstärker nichtmehr. 
Der sieht nurnoch das Signal mit dem Rauschen und die rauschfreie 
Referenzspannung. Das gemeinsame Rauschen fällt also nicht weg. 
Eigentlich müsste man doch das Rauschen auf der Schirmung mit zur 
Referenzspannung addieren die man auf den zweiten Verstärkereingang 
gibt.

: Bearbeitet durch User
von Achim S. (Gast)


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Gustl B. schrieb:
> Also direkt von der SMA-Buchse auf
> die Masse?

ja. Mit anderen Kabeln wäre es auch denkbar, Bezugspotential und Schirm 
getrennt zu halten. Aber bei dir sind sie identisch, und der Schirm 
kommt niederohmig auf Masse.

Gustl B. schrieb:
> zur
> Referenzspannung addieren die man auf den zweiten Verstärkereingang
> gibt.

die (halbe) Referenzspannung liegt genau 1,024V über der Masse. Wenn 
Masse "wackelt", dann wackeln diese 1,024V mit.

von Gustl B. (-gb-)


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Achim S. schrieb:
> die (halbe) Referenzspannung liegt genau 1,024V über der Masse. Wenn
> Masse "wackelt", dann wackeln diese 1,024V mit.

Richtig, aber nur wenn die Masse der Quelle die einzige Masse im System 
ist. Meine Platine mit ADC ist aber noch an einer anderen Stelle, 
nämlich über das Netzteil, mit einer Masse verbunden, und die wackelt 
nicht. Es trifft also eine wackelnde auf eine nicht wackelnde Masse und 
ich bin mir nicht sicher ob man die einfach so verbinden soll oder es 
besser wäre wenn man die trennt.

von Achim S. (Gast)


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Gustl B. schrieb:
> Richtig, aber nur wenn die Masse der Quelle die einzige Masse im System
> ist. Meine Platine mit ADC ist aber noch an einer anderen Stelle,
> nämlich über das Netzteil, mit einer Masse verbunden, und die wackelt
> nicht.

Deswegen hatte ich vorhin gefragt:

Achim S. schrieb:
> Ich geh mal davon aus, dass es bei dir erst mal keinen "externen" Bezug
> der beiden Massen aufeinander gibt (sondern nur den, den du selbst
> beliebig herstellst), richtig?

Also: kannst du mal bitte skizzieren, wo welche Netze einen 
gegenseitigen Potentialbezug haben und wo nicht. Sind Quelle und ADC am 
Netzteil mit der selben Masse verbunden?

von Gustl B. (-gb-)


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Ich kenne mich nicht so mit den Begriffen aus. Also die Signalquelle hat 
ein Netzteil und das ADC Board mit FPGA kommt an einen PC, hat also die 
Masse von dessen Netzteil. PC und Quelle hängen aber an der gleichen 
Sicherung. Hab die Spannung schon gemessen zwischen beiden Massen und 
die ist Null, aber trotzdem ist auf der einen Masse/Schirmung der Quelle 
wohl mit dem Signal gemeinsames Rauschen, auf der Masse vom PC ein 
anderes Rauschen.

von Achim S. (Gast)


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Gustl B. schrieb:
> Ich kenne mich nicht so mit den Begriffen aus. Also die Signalquelle hat
> ein Netzteil und das ADC Board mit FPGA kommt an einen PC, hat also die
> Masse von dessen Netzteil. PC und Quelle hängen aber an der gleichen
> Sicherung.

Das entscheidet sich nicht an der Sicherung sondern an den Netzteilen: 
die liefern eine Versorgungsspannung (z.B. 5V zwischen ihren beiden 
Klemmen). Aber es gibt potentialfreie, bei denen die beiden 
Ausgangsklemmen keinen festen Potentialbezug zu anderen Potentialen 
haben (nur die 5V Differenz zwischen den Klemmen liegen fest). Und es 
gibt nicht potentialfreie, bei denen z.B. die eine Ausgangsklemme einen 
festen Bezug auf das Potential des Schutzleiters hat.

Falls es einen Potentialbezug gibt, dann kann (Gleich)Strom niederohmig 
zwischen den jeweiligen Massen fließen. In dem Fall darfst du die 
Signalmasse nicht an die 1,024V deines Verstärkers legen, weil du damit 
die 1,024V kurschließen würdest.

Falls nein (wenn die beiden Massen also keinen festen Potentialbezug 
zueinander haben), dann könntest du im Prinzip den Schirm deines 
Koaxkabels an die 1,024V legen. Ich würde es in deinem konkreten Fall 
aber trotzdem nicht tun. Die Gründe dafür nochmal zusammengefasst:
1) da du single-ended nur positive Spannungspulse hast, würdest du so 
den Arbeitsbereich von Verstärker und ADC schlechter nutzen (ist aber 
nicht so entscheidend).
2) dein Ansatz ist, die Differenzspannung zwischen Quelle-Signal und 
Quelle-Masse auszuwerten, um damit eingekoppelte Störungen zu 
unterdrücken.  Gegen induktive Störungen würde das sowieso nicht helfen. 
(Die werden in der Leiterschleife induziert und fallen an der 
hochohmigen Stelle der Schleife ab - also am Verstärkereingang.) Gegen 
induktive Störungen hilft dir aber der geometrische Aufbau deines 
Koaxkabels, der dafür sorgt, dass die Fläche der Leiterschleife minimal 
ist.
Um kapazitive Einkopplungen durch Differenzbildung zu unterdrücken, 
müsste der Aufbau symmetrisch sein. Quelle-Masse müsste genau so als 
Signal behandelt werden wie Quelle-Signal. Beide müssten die selben 
kapazitiven Einkopplung sehen (beim Koax gehen die Einkopplungen 
praktisch nur auf den Außenleiter, nicht auf den Innenleiter). Beide 
müssten an beiden Enden die selben Impedanzen sehen (nicht auf der 
Treiberseite 50Ohm für Quelle-Signal und 0Ohm für Quelle-Masse).
Da diese Symmetrie bei dir nicht gegeben ist, hilft dir nicht die 
Differenzbildung gegen kapazitive Einkopplung sondern die Schirmung. 
Schirmung bedeutet, die kapazitiven Einkopplungen gehen nur auf den 
Außenleiter und können dort niederimpedant abfließen, so dass es zu 
keiner Potentialverschiebung kommt. Dazu muss der Schirm eben 
niederimpedant an einem feste Potential liegen (typisch auf Masse).

Gustl B. schrieb:
> Hab die Spannung schon gemessen zwischen beiden Massen und
> die ist Null

Das sag noch nichts aus. Wenn ich die Spannung zwischen dem 
Bleistiftspitzer auf meinem Schreibtisch und der Backupfestplatte im 
Schrank messe, sehe ich dort auch 0V. Trotzdem sind beide 
potentialgetrennt, es gibt keine leitende Verbindung zwischen beiden. 
Wenn ich mit einer Batterie eine Spannung zwischen den beiden einprägen 
würde, dann würde (bis auf einen minimale Ladepuls) kein Strom zwischen 
ihnen fließen, und die Spannung zwischen beiden entspräche der 
Batteriespannung. Wenn ich das bei nicht potentialgetrennten Knoten 
versuchen würde (z.B. den verschiedenen USB-Buchsen meines PC), dann 
würde die leitende Verbindung ein großer Strom fließen und die Batterie 
würde kurzgeschlossen.

Wenn deine Quelle und dein Messstation beide einen festen Potentialbezug 
haben, dann hast du ggf. ein anderes Problem, das in der bisherigen 
Betrachtung noch nicht vorkam (und für das es auch keinen entscheidenden 
Unterschied machen würde, wie du die Quelle-Masse an deinen Verstärker 
anschließt). Dann baust du nämlich eine sehr große Masseschleife 
(Brummschleife) auf, in der externe Magnetfeld fröhlich Spannung 
induzieren. Ungünstig daran wäre, dass deine Masseschleife ggf. viele 
Quadratmeter groß ist (über die Steckdosenleisten...) und die 
induzierten Spannungen dementsprechend groß werden.

Wenn alle deine Geräte alle den selben Massebezug haben, dann führt die 
induzierte Spannung zu einem Kreisstrom in deinen geschlossenen 
Masseverbindungen. Der Kreisstrom führt zu Spannungsabfällen (und je 
größer die Widerstände deines Schirms, deiner Lötstellen, ... sind, 
desto mehr Spannungsverschiebungen hast du auf dem Signal). Um den 
Effekt dieser Brummschleife loszuwerden, musst du die Brummschleife an 
geeigneter Stelle auftrennen. Dann fällt an dieser hochimpedanten 
Trennstelle die induzierte Spannung ab, auf dem Schirm deines Koaxkabel 
fließt kein Kreisstrom und fällt damit auch keine zugehörige 
Brummspannung ab.

Wenn du nicht DC-gekoppelt messen wolltest, dann könnte diese 
Auftrennung der Masseschleife z.B. durch einen Übertrager in deinem 
Signalpfad geschehen. Geht aber nicht, da du mit DC-Kopplung misst.

Daher erreichst du das Auftrennen der Masseschleife z.B. indem das 
Netzteil deiner Quelle eine Potentialtrennung macht. Dann fällt die 
induzierte Brummspannung genau an dieser Stelle ab (an der 
Potentialbarriere im Netzteil), aber nicht zwischen Quelle und 
Messstation.

von Gustl B. (-gb-)


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Vielen Dank für die Ausführliche Antwort! Wo ich was für einen 
Potentialbezug habe weiß ich nicht. Die Quelle ist ein Gerät das ich 
nicht genau kenne und das Potential am PC kommt aus dem PC Netzteil und 
das ist vermutlich nicht erdfrei.

An dem Aufbau kann ich auch nichts verändern, ich bekomme nur das Signal 
aus der Quelle und soll das digitalisieren. Den Bezug zur PC-Masse 
brauche ich, weil ich gleichzeitig Steuersignale im PC abgreifen muss.

Jetzt weiß ich schon viel darüber was ich alles nicht machen soll, aber 
nur wenig wie ich das sinnvoll bauen kann.
Wie geht man denn typischerweise vor wenn man eine DC-gekoppelte 
Spannung messen muss? Was würde ein Profi aufbauen?

Und dann noch eine Frage zum Diff-Amp. Der z. B. AD8138 hat ja einen + 
und einen - Eingang. Ist da die DC-Lage des Signals Wichtig an den 
Eingängen oder nur die Differenz?

Sagen wir ich habe an der Quelle aus Sicht des Messsystems auf dem 
Signal +10V und auf der Schirmung/Signalmasse -2V. Dann ist die 
Differenz 12V. Ich lege Schirmung auf den - Eingang und Signal auf den + 
Eingang vom Diff-Amp und teile das mit R_G und R_f herunter auf eine 
Differenz von 2V und setze mit V_OCM den DC-Offset auf +1V aus Sicht des 
Messsystems.
Mir ist klar, dass das dann am Eingang vom Amp immernoch unipolar ist, 
ich also am Ausgang und dahinter am Diff-ADC ein Bit verliere, aber 
damit könnte ich zur Not leben.

von Achim S. (Gast)


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Gustl B. schrieb:
> Wie geht man denn typischerweise vor wenn man eine DC-gekoppelte
> Spannung messen muss? Was würde ein Profi aufbauen?

Man überlegt oder schaut mal, ob die Störungen wirklich stören. Ob die 
Störung für dich kritisch ist oder nicht entscheidet sich ja am 
Verhältnis von Signal zu Störung und an deine Ansprüche daran.

Wenn sie stören versucht man die Art der Störung zu verstehen (überwiegt 
induktive Kopplung und wenn ja: in welche Schleife; oder ist kapazitive 
Kopplung der Spaßkiller) und dann die jeweils wirksame Gegenmaßnahme zu 
nehmen. Bei den schmalen Pulsen, die du dir anschaust, könnte ja eine 
AC-Kopplung durchaus auch denkbar sein.

Wenn man DC-Kopplung machen muss und empfindliche Signale mit niedrigem 
Pegel hat, dann darf man halt keine riesige Brummschleifen bauen. Ein 
naheliegende Ansatz ist, der Quelle (oder dem Emfpänger) seinen Erdbezug 
zu nehmen, so dass in dem jeweiligen Netzteil die Brummschleife 
aufgetrennt ist. Eine andere Möglichkeit wäre der Einsatz eines 
Trennverstärkers (der ähnlich wie ein Übertrager die Brummschleife 
auftrennt, im Unterschied zu ihm aber auch DC-Signale übertragen kann). 
Oder man macht eine potentialgetrennte Übertragung der digitalen Daten 
hinter dem ADC. Oder man baut hinter dem Netzteil der Quelle nochmal 
eine Potentialtrennung ein (DCDC-Wandler), oder schlimmstenfalls einen 
Filter in die Versorgungsleitungen, der bei der Brummfrequenz 
höherimpedant ist als der Rest der Masseschleife (ist aber bei 50Hz 
nicht hübsch). Oder man lebt mit der Störung, rechnet sie in den 
digitalisierten Werten raus, ....

Gustl B. schrieb:
> Der z. B. AD8138 hat ja einen +
> und einen - Eingang. Ist da die DC-Lage des Signals Wichtig an den
> Eingängen oder nur die Differenz?

Du musst alle relevanten Parameter im Datenblatt einhalten. Bezogen 
auf deine Frage also
1) den "input voltage range": bei +-5V Versorgung darf kein einzelner 
Eingangspin des ICs außerhalb von +-3,8V liegen. (Aber Achtung: das 
bezieht sich auf die Eingangspins des IC, nicht die Spannung vor den 
Widerständen)
2) die "input common mode voltage" (also der Mittelwert der beiden 
Eingangspins, den du über die DC-Lage direkt verschiebst) darf bei +-5V 
Versorgung nur von -4,7V bis +3,4V gehen
3) die Differenzspannung am Eingang darf nicht so groß werden, dass der 
Ausgang übersteuert.

Wie sich die Spannungen an den Pins des IC aus den Spannungen am 
Verstärkereingang (also vor den Widerständen) ergeben, hängt von der 
konkret gewählten Schaltung ab (Verstärkungsfaktor, Wahl von Vocm), da 
ist ein bisschen Rechnerei angesagt. (Oder zusätzliche Simuliererei, 
falls man sich bei den Rechenkünsten nicht sicher ist.)

von Gustl B. (-gb-)


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Achim S. schrieb:
> Man überlegt oder schaut mal, ob die Störungen wirklich stören. Ob die
> Störung für dich kritisch ist oder nicht entscheidet sich ja am
> Verhältnis von Signal zu Störung und an deine Ansprüche daran.
>
> Wenn sie stören versucht man die Art der Störung zu verstehen (überwiegt
> induktive Kopplung und wenn ja: in welche Schleife; oder ist kapazitive
> Kopplung der Spaßkiller) und dann die jeweils wirksame Gegenmaßnahme zu
> nehmen. Bei den schmalen Pulsen, die du dir anschaust, könnte ja eine
> AC-Kopplung durchaus auch denkbar sein.

Das Ausprobieren kostet aber Zeit und Geld. Ich dachte eher, dass es da 
so Lehrbuchlösungen gibt die ein Etechniker im Studium lernt. Ich bin 
gerade am Ausprobieren und habe auch eine kleine Platine die diese 
https://www.mikrocontroller.net/attachment/preview/316290.jpg Schaltung 
beherbergt. Funktioniert ganz gut an Frequenzgenerator und Oszi. Da ist 
aber Signamlasse direkt mit der Messsystemmasse verbunden.

Bei diesem Projekt werden aber keine kurzen Impulse gemessen, sondern 
wirklich Gleichspannung die sich vergleichsweise langsam verändert. Eine 
AC-Kopplung geht daher nicht.

Achim S. schrieb:
> Ein
> naheliegende Ansatz ist, der Quelle (oder dem Emfpänger) seinen Erdbezug
> zu nehmen, so dass in dem jeweiligen Netzteil die Brummschleife
> aufgetrennt ist.

Hm, klingt nach vielen Optokopplern. Und einem weiteren Trafo der 
Rauschen reinbringt.

Achim S. schrieb:
> Du musst alle relevanten Parameter im Datenblatt einhalten. Bezogen
> auf deine Frage also
> 1) den "input voltage range": bei +-5V Versorgung darf kein einzelner
> Eingangspin des ICs außerhalb von +-3,8V liegen. (Aber Achtung: das
> bezieht sich auf die Eingangspins des IC, nicht die Spannung vor den
> Widerständen)
> 2) die "input common mode voltage" (also der Mittelwert der beiden
> Eingangspins, den du über die DC-Lage direkt verschiebst) darf bei +-5V
> Versorgung nur von -4,7V bis +3,4V gehen
> 3) die Differenzspannung am Eingang darf nicht so groß werden, dass der
> Ausgang übersteuert.
>
> Wie sich die Spannungen an den Pins des IC aus den Spannungen am
> Verstärkereingang (also vor den Widerständen) ergeben, hängt von der
> konkret gewählten Schaltung ab (Verstärkungsfaktor, Wahl von Vocm), da
> ist ein bisschen Rechnerei angesagt. (Oder zusätzliche Simuliererei,
> falls man sich bei den Rechenkünsten nicht sicher ist.)

Ok, aber wenn ich das alles einhalte und beachte, dann brauche ich die 
Signalmasse nirgens sonst noch anzuschließen, richtig? Das ist doch dann 
eigentlich ganz elegant ... was spricht dagegen?

: Bearbeitet durch User
von Achim S. (Gast)


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Gustl B. schrieb:
> Das Ausprobieren kostet aber Zeit und Geld.

Ich bin auch eher ein Freund davon, sich das vorab durchzudenken. Aber 
zum sicheren Durchdenken braucht man gewisse Grundinformationen (und die 
Kenntnis der Potentialunterschiede zwischen Quelle und Verstärker 
gehören garantiert dazu).

Gustl B. schrieb:
> Bei diesem Projekt werden aber keine kurzen Impulse gemessen, sondern
> wirklich Gleichspannung die sich vergleichsweise langsam verändert. Eine
> AC-Kopplung geht daher nicht.

Oh, dann habe ich das wohl mit einem früheren Projekt von dir 
verwechselt.

Gustl B. schrieb:
> Ok, aber wenn ich das alles einhalte und beachte, dann brauche ich die
> Signalmasse nirgens sonst noch anzuschließen, richtig? Das ist doch dann
> eigentlich ganz elegant ... was spricht dagegen?

Nun, ich würde keinen Messaufbau bauen wollen, bei dem ich den 
Potentialbezug von Quelle und Verstärker nicht kenne. (Oder wo er 
womöglich auch mal wechseln kann, wenn der geerdete Desktop-PC durch 
einen batteriebetriebenen Laptop ersetzt wird.) Aber ja: wenn in dem 
Aufbau tatsächlich alle Bedingungen für den Eingangsspannungsbereich 
erfüllt sind, dann wird der Verstärker funktionieren. (Wenn die Quelle 
aber z.B. 60V höher liegen sollte als der Verstärker, dann wird er 
durchbrennen. Ist aber zugegeben nicht sehr wahrscheinlich, dass das 
auftritt.)

von Gustl B. (-gb-)


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Wie Messe ich denn den Potentialunterschied? Das ist doch eine Spannung 
und daher hatte ich die Spannung zwischen Signalmasse und PC-Masse mit 
dem Multimeter gemessen. Da waren es 0V was habe ich falsch gemacht?

Achim S. schrieb:
> Oh, dann habe ich das wohl mit einem früheren Projekt von dir
> verwechselt.
Das andere Projekt mit den Impulsen ist sehr ähnlich, ebenfalls unipolar 
und von Masse bis ca. 13V.

Sehe ich das richtig, dass ich egal was ich baue um die negative 
Versorgung nicht drumrum komme?
Und wenn ich den Diff-Amp verwende, muss ich die Masse sonst noch wo 
anschließen? Eigentlich ja nicht ...

Edith:
Im Anhang jetzt mal ein Bildchen von meinen 3 Testplatinen.

Die obere hat einen ADC AD7356 drauf und an jedem Kanal (der hat zwei) 
einen single-ended nach differentiell Wandler mit zwei 
Operationsverstärkern wie oben in der Multisim Zeichnung. Davor sitzt am 
Eingang ein Spannungsteiler.
Die Signalmasse ist mit 10 Ohm an die Messsystemmasse verbunden.

Die Mittlere Platine hat keinen ADC sondern ist nur der dual-Op-Amp 
Buffer und differentiell Wandler. Da ist die Signalmasse direkt mit der 
Masse der Ausgänge und der der Spannungsversorgung verbunden.

Die untere Platine habe ich heute gelötet für gesockelte austauschbare 
Widerstände und mit AD8138. Da kann man die Signalmasse verbinden wie 
man will.

Alle drei Platinen haben + und - Versorgung, die oberen Beiden +-3V, die 
untere +-5V (jeweils DCDC Schaltregler oder Ladungspumpe).

Hier bei meinem Testaufbau mit Signalgenerator und Oszi und 
Labornetzteil machen die Schaltungen was sie sollen.

: Bearbeitet durch User
von Achim S. (Gast)


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Gustl B. schrieb:
> Da waren es 0V was habe ich falsch gemacht?

Wo habe ich gesagt, dass du was falsch gemacht hast? Ich habe gesagt, 
dass du mit der Messung nicht sicher weißt, ob es einen festen 
Potentialbezug gibt, oder nicht. 0V kann heißen, dass beide 
gegeneinander floaten (und durch dein Multimeter über 10MOhm auf das 
selbe Potential gezogen werden). 0V kann auch heißen, dass es einen 
festen Potentialbezug gibt und dass bei beiden die Masse auf gleichem 
Potential liegt.

Gustl B. schrieb:
> Sehe ich das richtig, dass ich egal was ich baue um die negative
> Versorgung nicht drumrum komme?

Äh, wieso das jetzt? Sehr wahrscheinlich lässt sich das auch mit 
unipolarer Versorgung bauen. Auch wenn beide Eingänge des Vertärkers auf 
0V liegen kannst du über Vocm ja immer noch dafür sorgen, dass die 
Eingänge des OPV im erlaubten Bereich sind. Mit negativer Versorgung 
wird halt vieles einfacher und man muss nicht so genau rechnen sondern 
sieht schneller, ob es aufgeht.

Gustl B. schrieb:
> Und wenn ich den Diff-Amp verwende, muss ich die Masse sonst noch wo
> anschließen? Eigentlich ja nicht ...

Woher weiß der Diffamp, dass er eine Versorgung mit +-5V hat, wenn es 
auf der Platine keine Masse gibt, und was ist dann der Unterschied zu 
einer Versorgung mit 0V - 10V?
:-)

Die Pufferkondensatoren der Stützkondensatoren gehen auf Masse, Vocm 
referenziert auf Masse, die Gleichtaktstörungen gehen relativ zu Masse. 
Betrachtet man nur die Differenzspannung, dann spielt Masse tatsächlich 
keine große Rolle.

Gustl B. schrieb:
> Hier bei meinem Testaufbau mit Signalgenerator und Oszi und
> Labornetzteil machen die Schaltungen was sie sollen.

Na, das klingt doch schon mal gut...

von Gustl B. (-gb-)


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Achim S. schrieb:
> Wo habe ich gesagt, dass du was falsch gemacht hast? Ich habe gesagt,
> dass du mit der Messung nicht sicher weißt, ob es einen festen
> Potentialbezug gibt, oder nicht. 0V kann heißen, dass beide
> gegeneinander floaten (und durch dein Multimeter über 10MOhm auf das
> selbe Potential gezogen werden). 0V kann auch heißen, dass es einen
> festen Potentialbezug gibt und dass bei beiden die Masse auf gleichem
> Potential liegt.

OK, sorry, hatte ich falsch verstanden. Wenn das ein fester 
Potentialbezug ist, dann kann ich doch tatsächlich den Diff-Amp nehmen 
und Signal und Signalmasse je auf einen Eingang geben. Aus meiner 
Laiensicht wäre das für das Rauschen am besten.

Achim S. schrieb:
> Äh, wieso das jetzt? Sehr wahrscheinlich lässt sich das auch mit
> unipolarer Versorgung bauen. Auch wenn beide Eingänge des Vertärkers auf
> 0V liegen kannst du über Vocm ja immer noch dafür sorgen, dass die
> Eingänge des OPV im erlaubten Bereich sind. Mit negativer Versorgung
> wird halt vieles einfacher und man muss nicht so genau rechnen sondern
> sieht schneller, ob es aufgeht.
Stimmt, ich teste auch gerade mit nur positiver Versorgung, aber das 
Signal am Ausgang sieht irgendwie seltsam aus. Also bei V_OCM und -In 
auf 1V und das Signal von 0 bis 2V auf +In. Das muss ich erstmal noch 
simulieren ...

Edit:
Bei nur positiver Versorgung muss laut Simulation V_OCM > 1.2V sein. 
Zumindest kann ich es nicht kleiner einstellen.
Wenn ich 2Vp-p am +In habe und +1V DC am -In dann clippen die Ausgänge 
bis ich V_OCM auf 1.6V hochgestellt habe (Gain=1). Und das passt am 
Ausgang dann nichtmehr zu meinem ADC der von 0 bis 2.048V geht. Mit 
negativer Versorgung kann ich ein niedrigeres V_OCM einstellen und dann 
passt auch alles wie gewünscht am Ausgang.

Achim S. schrieb:
> Woher weiß der Diffamp, dass er eine Versorgung mit +-5V hat, wenn es
> auf der Platine keine Masse gibt, und was ist dann der Unterschied zu
> einer Versorgung mit 0V - 10V?
> :-)
>
> Die Pufferkondensatoren der Stützkondensatoren gehen auf Masse, Vocm
> referenziert auf Masse, die Gleichtaktstörungen gehen relativ zu Masse.
> Betrachtet man nur die Differenzspannung, dann spielt Masse tatsächlich
> keine große Rolle.

Ja sorry, ich meinte die Signalmasse, dass ich eine Masse brauche ist 
mir klar.

Was ist eigentlich besser, Spannungsteiler vor dem Diff-Amp oder über 
R_G und R_F die Spannung aktiv teilen?

: Bearbeitet durch User
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