Ein weiteres ADC Board für Trenz Electronic FPGA Modul

[Gustl B. (-gb-)]

Hallo, ich habe weitergebastelt. Dieses Mal ging es mir um die Schaltung 
vor den ADCs. Verbaut sind drei AD7356 5MSample/s 12Bit SPI und an den 
Eingängen soll eine Spannung von 0V bis +12V erfasst werden können.

Im Anhang Fotos, das Eagle .brd und .sch, das habe ich aber leicht 
anders bestückt. Wie es bestückt wurde sieht man im docu_fin Bildchen.

Tja, was soll ich sagen? Es funktioniert, gemessen habe ich alle 
Eingänge auch mit je einem 100kHz und 800kHz Sinus, Bildchen sind auch 
im Anhang, da sieht man schön, dass die unterschiedlich gut sind.

Gemessen habe ich auch das Signal das auch dem 
Transmissionselektronenmikroskop rauskommt (dafür ist das später mal 
gedacht). Da wunde ein Punkt statisch beleuchtet und dann diese 
DC-Spannung gemessen mit dem Rauschen drauf das eben zu einem großen 
Teil Shot-Noise ist (gaußförmig). Auch dazu sind zwei Bildchen im Anhang 
die alle 6 Eingänge zusammen in je einem Bild zeigen.

Wie wurde gemessen? Der jeweilige Eingang wurde mit einem langen SMA/BNC 
Kabel an den Transimpedanzverstärker (externes Gerät) angeschlossen. Die 
Spannungsversorgung meiner Platine kam aus einem PC über den Molex 
Stecker, ich hatte also auch die Masse vom PC. Komischerweise konnte ich 
nicht feststellen, dass die galvanisch getrennten Eingänge irgendwie 
besser sind. Eingang 5 der am einfachsten aufgebaut ist schneidet sogar 
am besten ab.

Wer Fragen hat gerne her damit!

[Gustl B. (-gb-)]

So, jetzt habe ich mir das gemessene Rauschen mal genauer angeguckt und 
da ist ein Brumm drauf mit 100Hz. Den hatte ich auch früher schonmal mit 
dem Oszi gesehen.
Seltsamerweise ist der bei Eingang 5 fast weg. Das kann ich mir nicht 
erklären, ich hätte erwartet, dass der bei den galvanisch getrennten 
Eingängen weg oder sehr klein ist, aber bei Eingang 5? Hat Jemand eine 
Idee?
Im Anhang ein Bildchen das alle Eingänge der Reihe nach zeigt, das sind 
jeweils 256k Samplepunkte und die Darstellung umfasst 500mV um die 
statistisch häufigste Spannung/den am öftesten getroffenen Sample wert 
herum.

Edit:
In x-Richtung geht zwar die Zeit, die Beschriftung ist aber die 
Samplezahl. mit 5MSamples/s sind 50k Sample also 1/100 einer Sekunde.

[Falk B. (falk)]

Sind das nicht eher 51.2ms bei 256ksample/5Msamples/s

Die 50 Hz sind auch auf Kanal 5 drauf, nur etwas schwächer. Schau dir 
die FFT an.

[Gustl B. (-gb-)]

Ja stimmt, aber sehr viel schwächer, das kann ich mir eben nicht 
erklären. Wo das generell herkommt weiß ich mittlerweile, vom Netzteil 
da hole ich mir die 5V. Wie filtert man sowas? Oder sollte ich lieber 
vom Netzteil die 12V nehmen und die dann DC/DC wandeln auf saubere 5V?

Nun, im Plot ist die Periodendauer ca. 50000 Samples. 256k Samples ist 
der ganze Plot von links nach rechts. Das was unten steht als Zahl ist 
keine Zeitangabe sondern eine Sampleangabe.

[Joe F. (easylife)]

Gustl B. schrieb:
> Oder sollte ich lieber
> vom Netzteil die 12V nehmen und die dann DC/DC wandeln auf saubere 5V?

Genau so. Dein Board wird ja keine 2A ziehen.
Du könntest mit einem Buck Konverter schon mal die grobe Vorarbeit von 
12V auf 7-8V machen, und dahinter dann einen 5V LDO mit angemessener 
Ausgangskapazität.
Oder bei geringen Strömen direkt mit dem LDO von 12V auf 5V.

[Joe F. (easylife)]

Wie werden eigentlich die 6.04, 1.02, 1.03 und 1.04V 
erzeugt/gefiltert/gepuffert?

[Gustl B. (-gb-)]

Danke! Das sind Referenzspannungen und gemessene Werte. Die ADCs liefern 
2.048V die ich mit einem OPV impedanzwandle und dann teile, sollten dann 
1.024V sein als V_com für das differentielle Signal zum ADC. Die 6V 
kommen von einer Shunt Referenz. Diese Spannungen sind alle schön 
sauber, nur auf den 5V die ja direkt vom Eingang kommen ist der Brumm.

Aber ich bin mir nicht sicher ob es der ist der wirklich stört. Eingang 
5 ist der Brumm deutlich weniger, also vom Signal am SMA Eingang 
gemessen mit dem ADC. Es kann also auch sein, dass der Brumm auf der 
Quelle ist, da sieht man ihn auch mit dem Oszi, aber ich weiß nicht was 
die Wahrheit ist. Das Oszi hat ja auch eine Masse mit der man Schleifen 
bauen kann. Und wieso sollte der Brumm bei Eingang 5 weniger sein? Das 
hätte ich eher für die galvanisch getrennten Eingänge erwartet.

[Gustl B. (-gb-)]

So, ich habe mir die Messdaten noch genauer betrachtet, der Brumm sieht 
sonderbar aus, aber ich habe keine Ahnung was die Ursache dafür seien 
könnte. Ich kann mir aber nicht vorstellen, dass der auf meiner Platine 
entsteht, da ist kein Brumm wenn ich hier z. B. eine 9V Batterie an die 
Eingänge anschließe.
Was ich mir auch nicht erklären kann ist wieso dieser Brumm an Eingang 5 
deutlich geringer ist, ist der von der Schaltung her tatsächlich besser?

Die Bildchen zeigen von oben nach unten:
10ms des Signals, das ist eine Periodendauer des 100Hz Brumms.
1ms, also etwas in diesen Brumm reingezoomt.
100us, noch weiter reingezoomt. Für mich sieht das aus wie Klingeln, 
irgendwas wird geschalten oder so und klingelt dann nach.

Ein Bildchen zeigt das Signal mit normaler und eines mit niedriger 
Verstärkung am externen Verstärker.

[Joe F. (easylife)]

Sind denn die 50Hz für deine Messungen relevant?
Ansonsten, filtere es doch einfach mit einem steilen Hochpass ab 200 Hz 
raus.

[Gustl B. (-gb-)]

Naja das ist das Signal das ich digitalisieren soll. Die Quelle ist ein 
Transimpedanzwandler und ein Transmissionselektronenmikroskop. Sprich am 
Anfang ist irgendeine Probe über die im Mikroskop drübergescannt wird. 
Und das kann alle möglichen Frequenzen erzeugen je nach Beschaffenheit 
der Probe.
Ich kann hohe Frequenzen rausfiltern die schneller sind als das 
Mikroskop von einem Pixel zum Nächsten wechselt, also quasi einen 
Tiefpass von 1MHz in etwa, aber das bringt diesen Brumm nicht weg. Für 
die Messung ist alles relevant von Gleichspannung bis in etwa 1MHz.
Ich werde nächste Woche mal gucken wo der herkommt.