Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik AC Stromquelle Kapazitive Last -> Bandbreite?


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von Jan (Gast)


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Guten Tag,

ich bastle eine MUX aus Analogschaltern (MAX4700) die von 8 AC 
Stromquellen mit OPVs + Buffern gespeist wird, die Stromquellen habe 
alle unterschiedliche Ausgangsströme im unteren µA Bereich bis hin zu 
ca. 150mA. Ein Transimpedanzverstärker macht daraus eine Wechselspannung 
die sich nun in 8Bit einstellen lässt.
Nun haben die Analogschalter sehr hohe Streukapazitäten gegen Masse im 
eingeschalteten Zustand, 520pF bei 1MHz. Ich vermute das die 
Stromquellen mit der Streukapazität einen Tiefpass bilden, versuche im 
Moment abzuschätzen wie hoch die Bandbreite der Schaltung sein wird. 
Gerade bei der Quelle die nur ein paar µA Ausgangsstrom erzeugt kann ich 
mir vorstellen das das Probleme macht. Könnt Ihr mir verraten wie man 
sowas ausrechnen kann?

Danke!

Gruß Jan

von ArnoR (Gast)


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Du bekommst eine Spannungsanstiegsgeschwindigkeit S=I/C, damit kannst du 
ausrechnen, welche Signalamplitude bei welcher Frequenz (oder umgekehrt) 
möglich ist. Bei einem Sinus ist die Steilheit im Nulldurchgang am 
größten und beträgt: Smax=2*Pi*f*U

von Jan (Gast)


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Danke ArnoR

ich habe das gerade versucht auszurechnen mit den 520pF und 1µA Strom.
Da komme ich auf ~ S=1923 (Ein Wert ohne Einheit?)

f=S/(2*Pi*U)

Die Spannung am Kondensator soll sich wenn möglich nicht ändern, also 
0V.
Das ergibt dann: 306Hz
Also ab 306Hz fließt ein relevanter Strom durch die Kapazität des 
Analogschalters, am Transimpedanzverstärker sinkt die Ausgangsspannung 
ab da mit zunehmender Frequenz richtig?

Das reicht mir leider bei weitem nicht, ich peile so 50kHz an, um so 
mehr um so besser. Falls die Rechnung stimmt müsste meine Schaltung 
wesentlich mehr Strom fließen lassen.

Gruß Jan

von ArnoR (Gast)


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Jan schrieb:
> (Ein Wert ohne Einheit?)

V/s, Volt je Sekunde

Jan schrieb:
> Die Spannung am Kondensator soll sich wenn möglich nicht ändern, also
> 0V.
> Das ergibt dann: 306Hz
> Also ab 306Hz fließt ein relevanter Strom durch die Kapazität des
> Analogschalters, am Transimpedanzverstärker sinkt die Ausgangsspannung
> ab da mit zunehmender Frequenz richtig?

Nein. Ein Sinussignal mit einer Amplitude von 1V kann bei 1µA in 520pF 
nur mit maximal 306Hz erzeugt werden. Für höhere Frequenzen oder 
Spannungen brauchst entsprechend mehr Strom oder weniger Kapazität.

von Jan (Gast)


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Hallo ArnoR,

ich habe meinen Denkfehler gerade verstanden durch deine Erklärung, die 
Kapazität sollte in meinem Fall nicht relevant sein. Sorry fürs 
Verwirrung stiften, dafür habe ich etwas gelernt.

Hintergrund:
Die Schaltung wandelt 8x eine Spannung in einen Strom, schickt diesen 
durch die 8 Analogschalter, der Transimpedanzverstärker macht daraus 
wieder eine Spannung. (Elektronisches Poti im Prinzip mit 8Bit 
Auflösung)
Warum der Aufwand mit dem Strom? Die Schalter verzerren mit zunehmender 
Signalamplitude stärker das Ursprüngliche Signal, der Innenwiderstand 
ist auch nicht sehr linear. Beim Design mit einer Stromquelle und 
anschließender Senke ist die Spannung an den Analogschaltern immer 0V, 
diese Nichtlinearitäten der Schalter sind deswegen egal. Und weil sich 
die Spannung über den Schaltern nicht wesentlich ändert ist auch die 
Kapazität gegen Masse egal. Das könnten genauso gut einige nF sein.

Anders sieht es im Transimpedanzverstärker aus, ob ich den stabil 
bekomme ist eine andere Frage. Den Stört die Kapazität sehr.

Gruß,
Jan

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