Hallo Ich will eine Hochspannung mit ca. 3kV, 80kHz messen. Das Problem ist, dass aus dem Op-Amp nicht das raus kommt, was ich erwarte. Meine Versuchsschaltung ist in Schaltung.png abgebildet. Als Op-Amp verwende ich einen TLV3542. Die AC-Kopplung habe ich eingebaut, da die Hochspannung symmetrisch zu 0V ist, der Op-Amp aber 0V und 3.3V versorgt wird. In meinem Oszibildern ist an Kanal1 ein HV-Taskopf zur Kontrolle angeschlossen. In Oszi1.png messe ich die Spannung am Eingang des OP-Amp (in). Hier sieht das Signal so aus, wie ich es erwarte (Die 1Meg des Tastkopfes ziehen das Signal natürlich nach unten). In Oszi2.png messe ich die Spannung am Ausgang (out). Das Ergebnis ist mit verschiedenen Op-Amps vergleichbar. Eigentlich müsste ich den Op-Amp richtig ausgewählt haben: * Der Spannungsbereich passt für 3.3V Versorgung * Die Bandbreite reicht locker und unity-gain-stable ist er auch. * Die Eingangsstufe besteht aus FETs und ist nicht bipolar. * Der Biosstrom von 3pA laut Datenblatt kann locker über den 1Meg Spannungsteiler fließen. * Sowohl Eingang und Ausgang sind Rail to Rail. * Der 2. Kanal ist ruhig gestellt (+ auf 0V, - und out verbunden) Meine Quelle sollte ich auch nicht überlasten, da mein Oszi Tastkopf (ohne Teiler) deutlich niederimpedanter als der Op-Amp sein sollte. Ich stehe leider gerade völlig auf dem Schlauch. Kann mir jemand einen Tip geben? Vielen Dank!
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So ein Spannungsteiler muss natuerlich kapazitiv kompensiert sein. Wie beim schnoeden Tastkopf fuers Oszi auch. Viel Spass bei der Auswahl der Kapazitaeten. Tipp: zusammengedrilltes HV-Kabel koennte in Betracht kommen.
@Tilo L. (katagia) >Ich will eine Hochspannung mit ca. 3kV, 80kHz messen. Dafür gibt es passende Tastköpfe, welche frequenzkompensiert sind. >Das Problem ist, dass aus dem Op-Amp nicht das raus kommt, was ich >erwarte. Dein Eingangsteiler ist NICHT frequenzkompensiert. Damit bildet die Eingangskapazität deines OPV mit dem Spannungsteiler einen netten Tiefpaß. >Die AC-Kopplung habe ich eingebaut, da die Hochspannung symmetrisch zu >0V ist, der Op-Amp aber 0V und 3.3V versorgt wird. Ganz schön viel, 1uF bei 80 kHz. >In Oszi1.png messe ich die Spannung am Eingang des OP-Amp (in). Naja, das ist fast schon Zufall, ohne echte kapazitive Kompensation. > Hier >sieht das Signal so aus, wie ich es erwarte (Die 1Meg des Tastkopfes >ziehen das Signal natürlich nach unten). Wieso 1M? Bei sowas mißt man meißtens mit einem 10:1 10M Tastkopf. >In Oszi2.png messe ich die Spannung am Ausgang (out). Dein OPV übersteuert maßlos. >* Der Spannungsbereich passt für 3.3V Versorgung Wenn die Skalierung in deinem Screenshot stimmt, ja. Dort sind ca. 700mVpp Signal am Eingang. >* Die Bandbreite reicht locker und unity-gain-stable ist er auch. Was um alles in der Welt treibt einen zum 200MHZ OPV, wenn man 80kHz messen will? Wenn du Pech hast, ist der HF-mäßig so giftig, daß er schwingt oder andere komische Sachen macht. >* Die Eingangsstufe besteht aus FETs und ist nicht bipolar. >* Der Biosstrom von 3pA laut Datenblatt kann locker über den 1Meg >Spannungsteiler fließen. Stimmt. >Kann mir jemand einen Tip geben? Nimm mal einen humanen OPV ala TS912, der hat nur 1MHz und ist gutmütig. Hast du einen Entkoppelkondensator NAH am OPV? https://www.mikrocontroller.net/articles/Kondensator#Entkoppelkondensator Ohne den ist bei einem HF-OPV die Hölle los. Der TS912 reagiert da deutlich entspannter.
> @Tilo L. (katagia) >>Ich will eine Hochspannung mit ca. 3kV, 80kHz messen. Falk B. schrieb: > Dafür gibt es passende Tastköpfe, welche frequenzkompensiert sind. Die allerdings schlecht in eine Schaltung integrierbar sind um meist zu niederimpedant und meine Quelle zu stark belasten. >>Das Problem ist, dass aus dem Op-Amp nicht das raus kommt, was ich >>erwarte. > Dein Eingangsteiler ist NICHT frequenzkompensiert. Damit bildet die > Eingangskapazität deines OPV mit dem Spannungsteiler einen netten > Tiefpaß. Nur warum messe ich dann mit meinem Oszi etwas? Das wäre von der Kapazität genauso betroffen? Die Eingangskapazität ist bei diesem OP mit 2pF angegeben. Die wird die Kapazität von meinem Steckbrettaufbau deutlich höher sein. >>Die AC-Kopplung habe ich eingebaut, da die Hochspannung symmetrisch zu >>0V ist, der Op-Amp aber 0V und 3.3V versorgt wird. > Ganz schön viel, 1uF bei 80 kHz. Denn hatte ich als Folie da, passend um ihn aufs Steckbrett zu packen. Tut aber auch nicht weh oder? >>sieht das Signal so aus, wie ich es erwarte (Die 1Meg des Tastkopfes >>ziehen das Signal natürlich nach unten). > Wieso 1M? Bei sowas mißt man meißtens mit einem 10:1 10M Tastkopf. Weil ich keinen 10:1 daheim habe? >>In Oszi2.png messe ich die Spannung am Ausgang (out). > Dein OPV übersteuert maßlos. Stimmt aber ich verstehe nicht wieso ich am Oszi etwas sehe. Gerade wenn der Spannungsteiler und die Eingangskapazität einen Tiefpass bildet würde ich erwarten, dass gar kein Signal mehr raus kommt? > Nimm mal einen humanen OPV ala TS912, der hat nur 1MHz und ist gutmütig. Genau den hab ich in meiner Kiste auch gehabt und schon ausprobiert. Der Verhält sich genauso. > Hast du einen Entkoppelkondensator NAH am OPV? Jep, 100nF X7R, direkt dran.
Die Spannung an deinem OPV-Eingang ist zu groß, dein Spannungsteiler hat nicht das Teilerverhältnis, das du erwartest. Idealerweise sollte dein Spannungsteiler den Faktor 10000 teilen. In Oszi1.png sieht man, dass der Teilerfaktor sehr viel kleiner ist, das Signal am OPV also sehr viel größer als erwartet. Wenn du den Tastkopf am Eingang hast, dämpft seine Kapazität das Signal an "in" so stark, dass es in einen vernünftigen Bereich kommt. Das Signal das dann am OPV-Eingang anliegt, sollte der OPV auch verstärken können. Dann klemmst du aber den Tastkopf um vom OPV-Eingang auf den OPV-Ausgang. Damit fehlt am Eingang des OPV die Dämpfung. Die Amplitude an "in" steigt an, und der OPV wird übersteuert und in die Begrenzung getrieben. Tilo L. schrieb: > Weil ich keinen 10:1 daheim habe? Dann miss morgen nochmal mit einem passenden Tastteiler. Damit solltest du meine Theorie einfach überprüfen können.
Tatsächlich hochohmig am Stechbrett? War das schon im Gebrauch? Viel Glück! - Werner
R1 = 1G R2 = 100K Das wird nicht funktionieren...
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Bei 80 kHz kann man auch einen rein kapazitiven Teiler verwenden, z.B. 1-10pF zu 1-10nF
STECKBRETT !!!! Und das bei einem Spannungsteiler wo Bruchteile eines pF ueber eine vernuenftige Funktion entsccheiden. So wird das nuex. Ich geh mal zum Lachen in den Keller...
Vielen Dank an Falk, Achim und Volker. Der Grund warum ich mit dem Oszi überhaupt ein Signal messen kann, ist die Eingangskapazität des Oszis. Mit einem 10:1 Tastkopf kommt kaum mehr etwas an, und das was ankommt, ist nicht mehr sinusförmig. Das bedeutet aber auch zwangsweise, dass die 1GOhm gar nicht wirksam sind, sondern ein kapazitiver Spannungsteiler über die parasitären bzw. Raumkapazitäten. Dann kann ich den auch gleich weg lassen ;) Ich habe jetzt einen kapazitiven Spannungsteiler und damit klappt es jetzt. Ich muss mir noch überlegen, wie ich den HV-Kondensator sinnvoll hinbekomme. Vermutlich wird auf zwei Flächen und dazwischen FR4 raus laufen. Den Einfluss von Feuchtigkeit im FR4 muss ich mir noch durch den Kopf gehen lassen. Ich habe allerdings noch einen Widerstand für den DC-Bezug und Entladen des Kondensators gegen GND hinzugefügt. Selbstverständlich kann man sowas in einem Steckbrett aufbauen. Wer hat denn gesagt, das jedes Netz im Steckbrett endet?
Tilo L. schrieb: > Ich muss mir noch überlegen, wie ich den HV-Kondensator sinnvoll > hinbekomme. Wenn es ein Einzelstück sein soll: Doppelseitg Cu-kaschierte Platine aus FR4 Basismaterial freiätzen. Durchschlagfestigkeit experimentell ermittelt größer als 8 kV zw. Ober- und Unterseite. Natürlich zum Rand bzw. DuKo immer mit genug Abstand freiätzen .-)
@Tilo L. (katagia) >jetzt. Ich muss mir noch überlegen, wie ich den HV-Kondensator sinnvoll >hinbekomme. Sowas kann man für wenig Geld kaufen, 3kV sind nicht viel . . . >Vermutlich wird auf zwei Flächen und dazwischen FR4 raus >laufen. Den Einfluss von Feuchtigkeit im FR4 muss ich mir noch durch den >Kopf gehen lassen. Käse^3. Man muss nicht jedes Bauteil selber basteln! >Ich habe allerdings noch einen Widerstand für den DC-Bezug und Entladen >des Kondensators gegen GND hinzugefügt. Mach es doch gleich richtig und baue einen ohmsch/kapazitiven Spannungsteiler, der frequenzgangkompensiert ist!
Ich hab sowas vor Jahren auch gebraucht und gebaut: am Eingang 2 x 47MOhm in Serie, und parallel zu jedem R je zwei Kerkos 47pF in Serie mit entsprechender Spannungsfestigkeit. Mit der Serienschaltung der R's hast du nur mehr die Hälfte Spannung an jedem R, und auch an jedem C (beachte aber dass sich die Spannungsfestigkeit bei Serien-Cs nicht halbiert! d.h. die Cs sollten mindestens 1.5kV aushalten) Danach gegen Masse 2x47kOhm in Serie, prallel je 22nF (diesmal nur ein C pro R) Ergibt einen passablen Teiler 1:1000, der auch einigermaßen kompensiert ist. sorry, ASCII-Schaltpläne zeichnen kann ich nicht ;-)
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