Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Restwelligkeit richtig messen


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von Philipp G. (geiserp01)


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Hallo zusammen

Meine Schaltung sieht wie folgt aus:

Ausgangslage
------------

KFZ Eingangsbeschaltung gemäss uCcontroller.net, bestehend aus Sicherung 
flink, transil, C, Spule, C, Diode, C.

Ab hier geht es in den folgenden Schaltregler:

https://www.distrelec.ch/Web/Downloads/he/et/R78Bxx10L_eng_datasheet.pdf

Der im DB beschriebene Output Capacitor ist in der Form low ESR am 
Ausgang dran, mit 4.7uF. Die Schaltung dient der Stromversorgung eines 
Arduino Nanos. Ich gehe mit dem 5V direkt an Pin 27 des Nanos (Eingang 
+5V) rein.

Versuchsaufbau
--------------

Labornetzgerät, +15V DC -> Platine -> Arduino Nano


Bedenken/Problemstellung
------------------------

Die Restwelligkeit des oben beschriebenen Schaltreglers ist wie folgt im 
DB angegeben:

Ripple & Noise (without Output Capacitor), Typical 25mV

Ich kann tun was ich will, mein DSO zeigt mir eine Restwelligkeit 200mV 
an. Ich messe direkt am Ausgang des Schaltreglers, die Masse ist auch 
direkt am Massepin angehängt.

Nun frage ich mich, ob ich schlicht und einfach gemäss wer 'misst misst 
mist' falsch messe, oder ob die Restwelligkeit für den uC ein Problem 
werden könnte? Die Frequenz beträgt 380 kHz.

Ich habe bereits mit verschiedenen Kerkos und Tantal C am Ausgang 
probiert, das scheint alles keine Aenderung zu bringen. Ich habe beim 
Aufbau auch darauf acht gegeben, die Leitungen am Ausgang zum C so kurz 
wie möglich zu führen. Auch die Masse ist ordentlich verlegt.

Gruss, Philipp

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von M. K. (sylaina)


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Philipp G. schrieb:
> Ripple & Noise (without Output Capacitor), Typical 25mV
>
> Ich kann tun was ich will, mein DSO zeigt mir eine Restwelligkeit 200mV
> an. Ich messe direkt am Ausgang des Schaltreglers, die Masse ist auch
> direkt am Massepin angehängt.

Nur überflogen aber hier mal in Blaue getippt: Am Oszi ist eingestellt, 
dass ein 10:1 Tastkopf angeschlossen ist, der Tastkopf ist aber auf 1:1 
eingestellt...nur so ne spontane Idee beim Überfliegen weil dein 
Messwert im Bereich x10 höher ist als erwartet. Kann natürlich auch ein 
Schaltungsfehler sein.

von Gerd E. (robberknight)


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Philipp G. schrieb:
> Ripple & Noise (without Output Capacitor), Typical 25mV

Zum einen ist das "typical" und nicht max.

Zum anderen wird Ripple typischerweise mit Bandbreitenbegrenzung 
gemessen. Gängig sind hier 20 MHz. Das geben die im verlinkten 
Datenblatt aber nicht an, was gegen die Qualität des Datenblatts 
spricht. Auch sagen sie nichts zum verwendeten Eingangskondensator.

Mach im Oszi also mal den 20 MHz-Limiter an.

> Ich kann tun was ich will, mein DSO zeigt mir eine Restwelligkeit 200mV
> an. Ich messe direkt am Ausgang des Schaltreglers, die Masse ist auch
> direkt am Massepin angehängt.

Mit dem langen Massekabel mit Krokoklemme des Tastkopfs? Das ist für 
sowas falsch, Du musst die Masse direkt an der Spitze des Tastkopfs 
anklemmen. Bei besseren Tastköpfen ist dafür eine kleine Massefeder zum 
aufstecken dabei, ansonsten aus ner Büroklammer selbst biegen.

> ob die Restwelligkeit für den uC ein Problem
> werden könnte? Die Frequenz beträgt 380 kHz.

Selbst wenn sie 200mV wäre, ist das für einen µC normalerweise kein 
Problem. Aber Messungen mit dem ADC leiden natürlich darunter.

von Philipp G. (geiserp01)


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Danke für die Antworten.

M. K. schrieb:
> Nur überflogen aber hier mal in Blaue getippt: Am Oszi ist eingestellt,
> dass ein 10:1 Tastkopf angeschlossen ist, der Tastkopf ist aber auf 1:1

Mittelwert gemäss DSO ist genau 5.0V

Gerd E. schrieb:
> Zum einen ist das "typical" und nicht max.

max ist IMHO 40, macht den Braten bei diesem Delta auch nicht fetter.

Gerd E. schrieb:
> Mach im Oszi also mal den 20 MHz-Limiter an.

Ok, ich suche mal im Manual danach.

Gerd E. schrieb:
> Mit dem langen Massekabel mit Krokoklemme des Tastkopfs? Das ist für
> sowas falsch, Du musst die Masse direkt an der Spitze des Tastkopfs

Ja, stimmt genau. Wobei das 'lange' maximal 10cm sind. Zu lang?

Gerd E. schrieb:
> Selbst wenn sie 200mV wäre, ist das für einen µC normalerweise kein
> Problem. Aber Messungen mit dem ADC leiden natürlich darunter.

Messen muss er abgesehen von 0 oder 5V Flanke gar nix. Das ist schon mal 
gut zu hören.

Hättest Du oder sonst jemand noch eine Idee, wie ich möglichst mieses 
KFZ Netz am Eingang simulieren könnte?

Die nach DIN festgelegten KFZ Testpulse bekomme ich mit meinem Equipment 
nicht hin.

Ich dachte an eine Kippstufe, die ein KFZ Relais ohne Freilaufdiode 
direkt am Eingang mit 10Hz schwingen lässt. Parallel dazu ein paar DC 
Motoren aus einer Bohrmaschine. Mehr kommt mir nicht in den Sinn.

Gruss, Philipp

: Bearbeitet durch User
von Pandur S. (jetztnicht)


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Die Restwelligkeit bezieht sich jeweils auf die dreieckige Wellenform, 
ohne die Umschaltspitzen. Die sind ein Mehrfaches. Und in der Frequenz 
auch ein Mehrfaches hoeher.

von Philipp G. (geiserp01)


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Sabberalot W. schrieb:
> Die Restwelligkeit bezieht sich jeweils auf die dreieckige Wellenform,
> ohne die Umschaltspitzen. Die sind ein Mehrfaches. Und in der Frequenz
> auch ein Mehrfaches hoeher.

Ok, aber wenn dem so ist, dann ist das was ich messe dennoch nicht das, 
was das DB sagt.

Und Glauben schenken können wir getrost dem DB, dann kann nur meine 
Messung falsch sein. Ich versuche mal den Tipp mit der Masse und 
bandwidth Limit.

von Roland L. (roland2)


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Philipp G. schrieb:
> Gerd E. schrieb:
>> Mit dem langen Massekabel mit Krokoklemme des Tastkopfs? Das ist für
>> sowas falsch, Du musst die Masse direkt an der Spitze des Tastkopfs
>
> Ja, stimmt genau. Wobei das 'lange' maximal 10cm sind. Zu lang?

halte den Tastkopf einfach mal an die Stelle wo dein Massekabel 
angeklemmt ist. Da sollte exakt null angezeigt werden.
Alles was du jetzt auf dem Oszi siehst ist der Mist, den du misst.

von Dietrich L. (dietrichl)


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Ich nehme an:

Die Restwelligkeit wird bei ohmscher Last gemessen wird, d.h. nur die 
Welligkeit, die der Schaltregler selber produziert.
Die Lastschwankungen produzieren dann zusätzliche Welligkeit auf Grund 
der "Load Regulation" und der "Dynamic Load Stability".
Die gemessene Welligkeit stimmt dann größenordnungsmäßig mit den 
Datenblattangaben überein.

von Philipp G. (geiserp01)


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Dietrich L. schrieb:
> Die Restwelligkeit wird bei ohmscher Last gemessen wird, d.h. nur die
> Welligkeit, die der Schaltregler selber produziert.
> Die Lastschwankungen produzieren dann zusätzliche Welligkeit auf Grund
> der "Load Regulation" und der "Dynamic Load Stability".
> Die gemessene Welligkeit stimmt dann größenordnungsmäßig mit den
> Datenblattangaben überein.

Nun, die 'ohmsche' Last ist der Arduino Nano.

Ich habe eine elektronische Last, ich habe diese versuchsweise auf 500mA 
gestellt, auch das hat keinen nennenswerten Einfluss darauf gehabt. Auch 
ganz ohne Last messe ich immer dasselbe.

Und dabei ist es egal ob ich am DSO den bösen Auto Knopf drücke oder die 
Parameter manuell eingebe.

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