Ungenauigkeiten bei Verwendung von 2 Oszilloskop-Kanälen

Na ja, zudem hast du pro Tastkopf so um die 20 bis 50pF zusätzliche 
Kapazität in deinem Aufbau drin. Vergleicht man das mit den Werten der 
Kondensatoren von deinem Filter kann das schon einen ganz schönen 
Unterschied ausmachen.

Lothar M. schrieb:
> Es liegt mit großer Wahrscheinlichkeit daran, dass die Masse des
> Messkopfs nicht entsprechend der Messaufgabe angeklemmt ist.
>
> Zeig doch mal ein Foto vom Messaufbau. Oder miss einfach mal
> verschiedene Massepegel in deiner Schaltung (ja, richtig: Masse gegen
> Masse messen). Was siehst du dann?

Hallo und danke für die Antwort!

Ich habe die Masse der beiden Messspitzen nebeneinander an einen 
Pin-Header angeschlossen. Dieser ist mit der Ground-Plane der Platine 
und somit auch mit dem GND-Pin des OPA verbunden. Ich werde nochmal 
einen Massepunkt näher an dem zu messenden OPA suchen und schreiben, 
wenn es dadurch besser wird :)

Stefan P. schrieb:
> Wie kommst Du auf 20 MOhm?
> Zoom mal in die blauen Spikes rein - Schwingt da der OP?

Ich hatte die Messspitzen von jeweils 10MOhm als Reihenschaltung 
parallel zur eigentlichen Schaltung gerechnet, aber das ist ja 
vermutlich quatsch.
Meinst du die großen blauen Spikes, die synchron mit der anregenden 
Frequenz auftreten mit 300kHz? Ich denke nicht, dass der OP zufällig 
auch mit dieser Frequenz schwingt, das wäre doch ein großer Zufall oder?
Oder meinst du die kleinen Spikes im Rauschen?

Jens G. schrieb:
> Vermutlich hast Du alle Massen am Netzteil zusammengeschaltet. Also
> nicht nur die Schaltung selbst, sondern auch die "Oszi-Erde" direkt am
> Netzteil angeklemmt, und auch den Signalgenerator.
> Mach's mal ordentlich, und klemme die Massen des Signalgenerators (die
> Signalleitungsmasse (Abschirmung)) und des Oszis (Masseklemme des
> Tastkopfs) direkt an der Schaltungsmasse (an deren
> Leiterplatte/Steckbrett).

Ok das klingt sinnvoll, allerdings habe ich eine Platine mit mehreren 
ICs. Eine Stufe meiner Schaltung hat als Ausgang das gelbe Signal. Der 
GND-Pin dieser Stufe ist genauso an der GND-Plane angeschlossen wie der 
GND-Pin des OPA (ca. 1cm entfernt). Eine Signalleitungsmasse habe ich in 
dem Sinne nicht, da die Leitung auf dem PC sehr kurz ist.

Jens G. schrieb:
> Wo hast Du übrigens Kanal 1 genau angeschlossen? Doch nicht etwa direkt
> anm +-Eingang des OPV?
> Und mach mal einen 100Ohm R seriell zw. OPV-Ausgang und Tastkopf rein,
> um den Ausgang nicht zusätzlich mit der Tastkopfkapazität zu belasten
> (könnte den OPV sonst zum Klingeln/Scvhwingen verführen)

Danke für den Hinweis, ich probiere es aus!

Lothar M. schrieb:
> Bei einem OP mit GBW von 18MHz muss man aber schon sehr gut blocken und
> entkoppeln. Dazu auch das komplette (einseitige :-) Kapitel 10 des
> Datenblatts mit Namen "Layout Recommendations"...

Meinst du das Datenblatt des OP? 
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa4209.pdf

Jens G. schrieb:
> Aber trotzdem: Abblock-C's hat der TO ja hoffentlich reichlich
> vorgesehen ...

Ich habe an jedes Vcc 100nF gepackt, falls du das meinst.

Jens G. schrieb:
> Und mach mal einen 100Ohm R seriell zw. OPV-Ausgang und Tastkopf rein,
> um den Ausgang nicht zusätzlich mit der Tastkopfkapazität zu belasten
> (könnte den OPV sonst zum Klingeln/Scvhwingen verführen)

Hab grad nur einen 1kOhm gefunden.
Das hat schon mal sehr viel gebracht.

Vielen Dank für den Tipp!

Falk B. schrieb:
> Moment! Mit welchem Tastkopf mißt du denn? Ein 10:1 Tastkopf mit um die
> 15-20pF sollte die allermeisten OPVs noch nicht zum klingeln reizen. Mit
> einem 1:1 Tastkopf mit 150-200pF geht das schon eher.
>
> Mit 1k in Reihe zum Tastkopf hast du dir einen Tiefpaß gebaut. Die
> Störung ist möglicherweise noch da, du siehst sie nur nicht.

Es ist ein 100MHz, 10MOhm / <12pF / 10x Tastkopf. Ok, dann nochmal mit 
100Ohm.

Lothar M. schrieb:
> miss einfach mal
> verschiedene Massepegel in deiner Schaltung (ja, richtig: Masse gegen
> Masse messen). Was siehst du dann?

Ich glaube hier ist das Problem! Ich habe den Massepin vom OP gemessen 
und angehängt. Es ist ziemlich schlecht.

Kann das daran liegen, dass ich die beiden Leitungen (Eingang und GND) 
so nah beieinander führe, wie auf dem Layout-Ausschnitt gezeigt?

Wie kann ich denn dieses Signal generell vernünftig messen? Wenn ich 
Widerstände einbaue, sehe ich ja auch nicht mehr das richtige Signal.

Jetzt mal unabhängig davon was ich an dem OPA messe (GND-Pin oder 
Ausgang):
Ist das Signal "das richtige" so wie ich es mit einer Messspitze messe 
und das Messen des Eingangs "stört" die Messung?
Oder ist die Messung mit zwei Messspitzen korrekter und das 
Ausgangssignal sieht wirklich so aus?

Wo sollte ich meine Masse-Klemmen anklemmen um ein aussagekräftiges 
Ergebnis zu bekommen?

> Ich habe den Massepin vom OP gemessen

Kann sein, dass da wegen schlechtem Schaltungsdesign nicht wirklich GND 
Potential vorhanden ist.

Es kann aber ebenso sein, dass die Zuleitung der Masse-Klemme an deinem 
Tastkopf ein Magnetfeld empfängt, welches sich zur tatsächlichen 
Spannung addiert. Das war bei mir jedenfalls am Häufigsten die Ursache, 
für solche unerwarteten Peaks in der Messung.

Abhilfe schafft die Nutzung einer sehr viel kürzeren Massefeder, da geht 
aber nur, wenn die Platine dafür entsprechende Anschlusspunkte hat.

Hier ist der Effekt erklärt. 
http://www.all-electronics.de/richtiges-testen-von-stromversorgungen-teil-2/

Wenn das mit der Feder mechanisch nicht geht, hilft es manchmal auch, 
ein richtig dickes Kabel von der GND Buchse des Oszilloskopes zur GND 
Fläche der Platine zu verlegen, mit möglichst niederohmigem Anschluss 
(ich löte es immer an die Platine an). Das führt zwar nicht zu perfekten 
Ergebnissen, aber immerhin besseren.

Falk B. schrieb:
> Dein Problem sind hier weniger hohe Frequenzen als magnetisch
> eingekoppelte Störungen. Hast du DC/DC Wandler in der Nähe?

Ich habe einen TS5A3159-Schalter in der vorhergehenden Stufe, der mit 
300kHz schaltet, daher das Eingangssignal für den OPA. Ich bin mir auch 
bewusst darüber, dass genau dort her die Störung kommt. Allerdings 
verstehe ich nicht, warum die Störung auf dem GND-Pin nur messbar ist, 
wenn ich zusätzlich den Kanal 2 an der Störquelle (Eingang) messe. Taste 
ich nur den GND-Pin an, kann ich diese Störung nicht messen.

Der Tipp mit der Massefeder klingt super, habe auch gerade eine 
gefunden, dann teste ich das mal :)

Lothar M. schrieb:
> Dieser Satz "as close as possible" meint nicht nur "so nah wie möglich"
> sondern eher "so niederimpedant wie möglich". Und da darf dann
> zusätzlich zur nahen Positionierung ruhig die Leiterbahnbreite breiter
> dicker sein.

Danke für den Hinweis. Hältst du die von mir gewählten 0,3mm 
Leiterbahnbreite für zu gering?

Lothar M. schrieb:
> BTW: die Störkonturen der SMD-Bauteile scheinen mir unnötig groß. Und du
> hast deshalb unötig große Abstände.

Was meinst du mit Störkonturen? Ich habe die Standardeinstellungen des 
Layoutprogramms benutzt, weil ich mich nicht so gut damit auskenne.

Stefan U. schrieb:
> Kann sein, dass da wegen schlechtem Schaltungsdesign nicht wirklich GND
> Potential vorhanden ist.

Da stimme ich zu, aber hast du eventuell in meiner Schaltung eine 
solches Designproblem entdeckt? Die GND-Fläche (Mid-Layer) erstreckt 
sich über die gesamte Platine und hat keine Unterbrechungen, die 
Verbindung zum GND-Pin des OPA ist wie eingezeichnet.

Martin schrieb:

> Allerdings verstehe ich nicht, warum die Störung auf
> dem GND-Pin nur messbar ist, wenn ich zusätzlich den
> Kanal 2 an der Störquelle (Eingang) messe. Taste ich
> nur den GND-Pin an, kann ich diese Störung nicht messen.

Nun ja... 300kHz sind (fast) Mittelwelle und also wunderbar
sendefähig.

Nicht nur der Oszi ist mit der Schaltung verbunden, wenn
Du den Tastkopf anschließt -- auch an der Schaltung ist
dann eine Strippe (=Antenne) dran, die vorher nicht da
war.

Soll heißen: Störungen in eine Schaltung einschleppen
ist VERDAMMT einfach.

Martin schrieb:

> Stefan U. schrieb:
>> Kann sein, dass da wegen schlechtem Schaltungsdesign
>> nicht wirklich GND Potential vorhanden ist.
>
> Da stimme ich zu, aber hast du eventuell in meiner
> Schaltung eine solches Designproblem entdeckt?

Das muss gar nicht in Deiner Schaltung stecken; das
kann durchaus mit der Verschaltung der beiden Tastköpfe
zu tun haben.

Wenn Du korrekt beide Massen der Tastköpfe anschließst,
entsteht eine Brummschleife; das ist praktisch nicht zu
vermeiden. (Eine Masse weglassen ist i.d.R. aus HF-
technischen Gründen keine Option.)

Hallo nochmal und vielen Dank für all die freundlichen Hinweise.
Die Massefeder war tatsächlich die Lösung! Jetzt sind alle Messungen 
schön.
Ich kannte das Teil vorher gar nicht.
Schade, dass diese Form der Messtechnik nicht fester Bestandteil des 
ET-Studiums auf der Uni ist!

> Schade, dass diese Form der Messtechnik nicht fester Bestandteil des
> ET-Studiums auf der Uni ist!

Das finde ich auch schade.

Lothar M. schrieb:
> Trotzdem: nimm dir die Layoutregeln zu Herzen...  ;-)
ok, ich versuche es :)

Falk B. schrieb:
> Außerdem scheinen mir deine VIAs verdammt groß, die kann man schon ein
> wenig kleiner machen, kleiner Bohrdurchmesser und kleinerer Restring.

Stimmt, das sind nicht die Standard-Vias, sondern welche in denen die 
Tastköpfe vom Oszi von selber stecken bleiben ;)

Lothar M. schrieb:
> Wie eng die Bauteile aufeinander platziert werden dürfen, das musst du
> mit deinem Fertiger auskaspern. Aber da geht heute schon einiges...
ja, aber...
Falk B. schrieb:
> Dann schon eher sowas wie bei AD, siehe Anhang. Und bei 180 MHz bzw. 360
> MHz auf der Empfängerseite sollte man das ernst nehmen ;-)
... ich hatte das Board auch eher zum evaluieren der Funktion geplant 
und deshalb Platz gelassen, um dort von Hand nochmal ein bisschen was 
tauschen zu können.
Mir war nicht bewusst, dass ich mir dadurch so große Schwierigkeiten 
einhandeln kann.