Hallo, ich habe ein Problem mit meiner Messmethode. Ich habe die zu messende Schaltung angehängt, es ist ein Sallen-Key-Tiefpass. Das Eingangssignal ist ein "sägezahnförmiges" Sinus-Abschnitt-Signal mit 300kHz (Ch 1, gelb). Das Ausgangssignal ist TP-gefilterte Ausgangssignal (Ch 2, blau). Messe ich nur Kanal 2, so ist ist das Signal wie in dem Bild, in dem nur ein blaues Signal zu sehen ist. Messe ich dann zusätzlich Kanal 1, so ist das Signal wie in dem Bild, in dem beide Signale zu sehen sind. Meine Frage: Warum ist das Signal unterschiedlich? Liegt es daran, dass nun 20MOhm parallel zur Schaltung liegen (Messspitzen, -leitungen) oder liegt es am Oszilloskop? Es scheint kein Problem des Triggers zu sein, da dieser ja auf Kanal 2 liegt. Vielen Dank für jeden Hinweis! VG Martin
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Martin schrieb: > oder liegt es am Oszilloskop? 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?
Wie kommst Du auf 20 MOhm? Zoom mal in die blauen Spikes rein - Schwingt da der OP?
Lothar M. schrieb: > Es liegt mit großer Wahrscheinlichkeit daran, dass die Masse des > Messkopfs nicht entsprechend der Messaufgabe angeklemmt ist. Ja, dabei kann man "ne ganze Masse Fehler" machen. :-)
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.
@ Martin (Gast) >Messe ich nur Kanal 2, so ist ist das Signal wie in dem Bild, in dem nur >ein blaues Signal zu sehen ist. >Messe ich dann zusätzlich Kanal 1, so ist das Signal wie in dem Bild, in >dem beide Signale zu sehen sind. Du hast ein Meßproblem. Vermutlich ist die Meßanbindung, allen voran die Masse nicht so gut. Da koppelt entweder galvanisch oder induktiv was ein. >Meine Frage: Warum ist das Signal unterschiedlich? Liegt es daran, dass >nun 20MOhm parallel 2x10M, aber die liegen nicht am gleichen Potential, also nix Parallelschaltung. > zur Schaltung liegen (Messspitzen, -leitungen) oder An deren Verbindung zum Prüfaufbau. Es können auch ungünstige Masseschleifen sein.
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 :)
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).
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.
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)
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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!
Martin schrieb: > Danke für den Hinweis, ich probiere es aus! Auch das mit dem "Masse messen". Jens G. schrieb: > könnte den OPV sonst zum Klingeln/Scvhwingen verführen 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"...
>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"... Wobei dieses Kapitel 10 sich eher um Noise Sorgen macht, und nicht so sehr um Stabilität. Aber trotzdem: Abblock-C's hat der TO ja hoffentlich reichlich vorgesehen ...
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.
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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!
@ Martin (Gast) >> 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. 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.
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.
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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?
@Martin (Gast) >Ich glaube hier ist das Problem! Ich habe den Massepin vom OP gemessen >und angehängt. Es ist ziemlich schlecht. Also koppelt dort induktiv oder galvanisch was ein. 1. Test, induktive Kopplung minimieren. Nutze eine Massefeder am Tastkopf. https://www.mikrocontroller.net/articles/Oszilloskop#Tastk.C3.B6pfe_richtig_benutzen Dein Problem sind hier weniger hohe Frequenzen als magnetisch eingekoppelte Störungen. Hast du DC/DC Wandler in der Nähe? Wenn das nix bringt, ist es wahrscheinliche eine galvanische Kopplung. D.h. Das recht starke Störsignal fließt über eine Stück Masseleitung wie auch dein Ausgangssignal und koppelt damit ein. >Kann das daran liegen, dass ich die beiden Leitungen (Eingang und GND) >so nah beieinander führe, wie auf dem Layout-Ausschnitt gezeigt? Nein, denn das wäre nur eine minimale Kapazität vom Eingang nach GND.
@Martin (Gast) >Ist das Signal "das richtige" so wie ich es mit einer Messspitze messe Nein. >und das Messen des Eingangs "stört" die Messung? Das schon eher. >Oder ist die Messung mit zwei Messspitzen korrekter und das >Ausgangssignal sieht wirklich so aus? Glaub ich nicht. Den im Idealfall darf die Messung eines Signals die Messung eines anderen Signals nicht beeinflußen. >Wo sollte ich meine Masse-Klemmen anklemmen um ein aussagekräftiges >Ergebnis zu bekommen? So nah wie möglich an den Meßort und mit einer möglichst kurzen Masseverbindung! Wir reden hier von 10-20mm Masseleitung! Siehe Massefeder aka ground spring. https://www.mikrocontroller.net/attachment/27280/groundspring.png
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Martin schrieb: > Jens G. schrieb: >> Abblock-C's hat der TO ja hoffentlich reichlich vorgesehen ... > Ich habe an jedes Vcc 100nF gepackt, falls du das meinst. 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. BTW: die Störkonturen der SMD-Bauteile scheinen mir unnötig groß. Und du hast deshalb unötig große Abstände.
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> 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.)
Man kann mit Oszilloskop-Tastköpfen m.E. generell nur mit Massefeder sinnvoll messen. Diese Klemmen taugen nichts, die sind nur für den DC- und leicht darüber-Bereich brauchbar (sagen wir mal einige kHz). Ich meine sowas hier: https://images.vogel.de/vogelonline/bdb/464000/464042/26.jpg Dann die Feder auf einen Massepunkt direkt neben dem zu messenden Signal setzen und ich bin mir relativ sicher, dass der Dreck weg ist.
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.
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@Martin (Gast) >> 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? Naja, 0,3mm sind meist schon OK, aber die Länge deine Zuleitungen zum Entkoppelkondensator ist noch verbesserungsfähig. Der Unterschied wird nicht riesig ausfallen, bei höheren Frequenzen aber zunehmend wichtig werden. Wenn man schon eine Massefläche hat, sollte man auch die Entkoppelkondensatoren möglichst kurz per VIA anbinden. 10 oder 20mm Leitung zwischen Kondensator und VIA sollte man sich sparen. Lieber ein paar VIAs mehr setzen. Außerdem scheinen mir deine VIAs verdammt groß, die kann man schon ein wenig kleiner machen, kleiner Bohrdurchmesser und kleinerer Restring. >> BTW: die Störkonturen der SMD-Bauteile scheinen mir unnötig groß. Und du >> hast deshalb unötig große Abstände. >Was meinst du mit Störkonturen? Das sind die Umrisse für die Mindestabstände zu anderen Bauteilen. >Ich habe die Standardeinstellungen des >Layoutprogramms benutzt, weil ich mich nicht so gut damit auskenne. Ist OK, das ist hier nicht wirklich kritisch, wenn da 1mm mehr Platz ist.
Martin schrieb: > Jetzt sind alle Messungen schön. Trotzdem: nimm dir die Layoutregeln zu Herzen... ;-) Martin schrieb: > 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? Leg mal das SMD Cs und Rs in echt auf die Platine. Du wirst sehen: die brauchen bestenfalls ein Viertel des Platzes, den dir diese schwarzen Rahmen vorgaukeln. Und deshalb wird das Layout so unheimlich weitläufig. Wie eng die Bauteile aufeinander platziert werden dürfen, das musst du mit deinem Fertiger auskaspern. Aber da geht heute schon einiges...
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@Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) >Trotzdem: nimm dir die Layoutregeln zu Herzen... ;-) Naja, da sollten sie aber an einigen Stellen ein wenig technischer sein. "as close as possible" kann auch 10cm sein . . . Dann schon eher sowas wie bei AD, siehe Anhang. Und bei 180 MHz bzw. 360 MHz auf der Empfängerseite sollte man das ernst nehmen ;-) >Wie eng die Bauteile aufeinander platziert werden dürfen, das musst du >mit deinem Fertiger auskaspern. Aber da geht heute schon einiges... Sicher, aber für einen 18 MHz OPV muss man es nicht übertreiben.
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.
Martin schrieb: > Mir war nicht bewusst, dass ich mir dadurch so große Schwierigkeiten > einhandeln kann. Naja, hier kann von "groß" ja noch nicht die Rede sein. Denn mit der richtigen Messtechnik klappt es ja mal (vorerst). Und ausserdem lernt man nie aus und beachtet im Weiteren auch das Kapitel "Layout Recommendations" im Datenblatt. Wenn sowas mal nicht zu finden ist, dann hilft evtl. der Blick auf ein Eval-Board. In der Doku dazu steht oft auch nützliches Zeug in Richtung Layout. Falk B. schrieb: >> Trotzdem: nimm dir die Layoutregeln zu Herzen... > "as close as possible" kann auch 10cm sein . . . Ja, aber wenn man sich das Layout hier speziell mal anschaut, dann bekommt man das eben locker noch den Faktor 1/2-1/3 kompakter hin... ;-)
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