Schaltung mit MCP601 OP amp rauscht

[Tom W. (noskillz)]

Hallo,

Ich hatte die gleiche Schaltung zuvor mit einer SOIC 8 Variante des 
MCP601 und leicht verändertem layout und da habe ich ein sauberes Signal 
erhalten. Nun habe ich kleinere SOT23-5 bestellt und ein neues, 
platzsparenderes layout getestet und habe plötzlich signifikantes 
Rauschen im output. Die SOT23 haben SA25 aufgedruckt was laut datasheet 
für einen MCP601 spricht.

Ist die Masse unter dem OP amp vielleicht das Problem?

[Günter Lenz (Gast)]

Tom W. schrieb:
>Ist die Masse unter dem OP amp vielleicht das Problem?

Nein, Masseflächen sind eigentlich vorteilhaft.
Ist es denn wirklich Rauschen oder eine Brummeinstreuung?
Manche Leute verwechseln das. Um weiterzukommen
brauchen wir einen Schaltplan.

[Günter Lenz (Gast)]

Vielleicht schwingt die Schaltung auch, mal mit
einem Oszillograf oder HF-Detektor daraufhin
prüfen.

[Jens G. (jensig)]

Die Pins für Vss und Vdd sind im DB genau andersherum ...

[Jens G. (jensig)]

Ach - im DB sind sogar zwei Varianten verzeichnet. Da Du SA25 nanntest, 
sollte es der MCP601 sein, nicht der MCP601R. Also Layout ok.

[Michael K. (Gast)]

Die Masseführung in der neuen Schaltung ist schlecht.
Die GND Plane bildet eine geschlossene Schleife, die oszillieren kann, 
beide Zweige werden durch die Koppel Cs angeregt, geht dünn unterm C3 
zum KMZ41 und dann weiter zum R3 der sich damit wahrscheinlich GND 
Störungen einfängt.

Im alten Layout ist das alles recht sauber und direkt verlegt.
Störungen auf der Versorgungsspannung schlagen sich nur sehr stark 
gedämpft auf das Ausgangssignal nieder.
Störungen an der Widerstandbeschaltung des OPs schlagen voll durch.

[Tom W. (noskillz)]

Ok hier ist der Schaltplan. Ich habe R4 und R5 getauscht (sind eh gleich 
groß), ansonsten ist es so korrekt. Die Entkopplungskondensatoren C1 und 
C3 sind nicht eingezeichnet.

Ich habe leider nur ein Multimeter und kann nicht messen ob die 
Schaltung schwingt. Brummeinstreuung ist es nicht.

Michael K. schrieb:
> Die Masseführung in der neuen Schaltung ist schlecht.
> Die GND Plane bildet eine geschlossene Schleife, die oszillieren kann,
> beide Zweige werden durch die Koppel Cs angeregt, geht dünn unterm C3
> zum KMZ41 und dann weiter zum R3 der sich damit wahrscheinlich GND
> Störungen einfängt.
>
> Im alten Layout ist das alles recht sauber und direkt verlegt.
> Störungen auf der Versorgungsspannung schlagen sich nur sehr stark
> gedämpft auf das Ausgangssignal nieder.
> Störungen an der Widerstandbeschaltung des OPs schlagen voll durch.

Ok, wie kann ich das herausfinden? Sollte ich die Massefläche aufgeben 
und stattdessen wieder direkt als Leitung verlegen? Sollte ich die 
Entkopplungs Cs einfach weglassen und mal testen?

[Michael K. (Gast)]

Masseflächen an sich sind schon gut.
Du baust aber schleifen / Ringe auf und da die Signale, d.h. 
Spannungsabfälle auf der Leiterbahn, darauf unterschiedlich lange Wege 
zurückliegen sind das im Endeffekt Ringoszillatoren wenn man Pech hat.

Die kürzeste GND Leitung zum KMZ ist auch die dünnste, d.h. die mit dem 
stärksten Spannungsabfall und an genau der hängt Dein R5.

Trenne mal GND an den zwei gelb markierten Stellen auf.
Bei C1 und zwischen MCP und KMZ.
Wenn ich richtig liege sollte es besser werden.

EDIT:
Ein paar nF über C4 (Schaltplan) könnten auch hilfreich sein.

[Tom W. (noskillz)]

Dankeschön, das werde ich versuchen.

[Michael K. (Gast)]

Gib mal Rückmeldung über das Ergebniss.

[Günter Lenz (Gast)]

Tom W. schrieb:
>Ich habe leider nur ein Multimeter und kann nicht messen ob die
>Schaltung schwingt.

Ein HF-Detektor läst sich einfach aufbauen,
Schau hier.

https://www.mikrocontroller.net/attachment/254936/HF-Detektor.gif

[Jens G. (jensig)]

@ Michael K. (Firma: Knoelke Elektronik) (knoelke)

>Du baust aber schleifen / Ringe auf und da die Signale, d.h.
>Spannungsabfälle auf der Leiterbahn, darauf unterschiedlich lange Wege
>zurückliegen sind das im Endeffekt Ringoszillatoren wenn man Pech hat.

Glaubst Du wirklich, daß dies bei einem 2,5MHz-Kleinleistungs-OPV 
relevant ist?

@TO

Wie hast Du das Rauschen denn gemessen/festgestellt?
Hast Du in deiner Meßanordnung vielleicht zu viel kapazitive Last am 
Ausgang? Ein R mit paar 100Ohm oder kOhm in Serie direkt am Ausgang 
könnte da helfen.
Ist die Betriebsspannung sauber?
Was passiert, wenn der C1 entfernt wird?

[Michael K. (Gast)]

Tom W. schrieb:
>Ich habe leider nur ein Multimeter und kann nicht messen ob die
>Schaltung schwingt.

Was natürlich die Frage aufwirft wie Du festgestellt hast das es 
rauscht.
Auf Dauer kommst Du ohne Oszi nicht aus.
Messgeräte sind Deine Augen und Ohren und ein Multimeter ist eher der 
Blindenstock auf der Champs-Élysées.

[Michael K. (Gast)]

Jens G. schrieb:
> Glaubst Du wirklich, daß dies bei einem 2,5MHz-Kleinleistungs-OPV
> relevant ist?

Schlechte GND Führung ist DER Grund sich Mist einzufangen.
Ob der KMZ oder der OP die Ursache ist, kann ich nicht sagen.
Aber irgendwas ist die Ursache und der große Unterschied ist 
offensichtlich das Layout.
Die GND Führung ist schlecht und in Schleifen aufgebaut, was vorher 
nicht der Fall war, also ja, ich denke der Murks kommt da irgendwo aus 
der Richtung.

[Tom W. (noskillz)]

Also ich wandle den Winkel eines Magneten in eine Spannung und diese 
messe ich über einen Arduino. Das ganze kann ich dann am PC in Form 
eines Graphen auslesen. Ich hänge mal zwei Graphen an, welche ich gerade 
eben aufgenommen habe. Die großen Stufen sind eine Winkelveränderung des 
Magneten, das war gewollt. Im oberen Bereich scheint es stärker zu 
rauschen. Der einzige Unterschied im Versuchsaufbau besteht zwischen 
alter und neuer Platine. Die KMZ41 sind von der gleichen Charge. Ich bin 
außerdem noch von 1206 zu 0805 SMD Komponenten übergegangen.

Die Betriebsspannung kommt von der 5V rail des Arduino.

Das auftrennen der Masse an den vorgeschlagenen Stellen bringt keine 
Besserung. Sind eventuell die OPV einfach von mieser Qualität oder 
Plagiate? Ich habe die Dinger wie so oft aus China gekauft und hatte 
bisher eigentlich noch nie Probleme. Hatte bis dato gute chips meist von 
NXP erhalten. Vielleicht sollte ich mal den SOT-23 MPC601 auf der alten 
Schaltung testen?

[kazunhunt (Gast)]

Tom W. schrieb:
> Vielleicht sollte ich mal den SOT-23 MPC601 auf der alten
> Schaltung testen?

Das könntest Du auch mal machen, aber ich würde erst das tun:

Günter Lenz schrieb:
> Ein HF-Detektor läst sich einfach aufbauen,
> Schau hier.
>
> https://www.mikrocontroller.net/attachment/254936/HF-Detektor.gif

So etwas hatte ich auch mal gebaut. Aber ich erinnere mich nicht an die 
Kondensatorwerte von damals (sollte aber so ähnlich gewesen sein). Nur 
an die 1N4148 als Dioden erinnere ich mich.

[Michael K. (Gast)]

Das alte Spiel.
Falsche Begriffe, Infos nur Scheibchenweise und damit Tipps die am 
Problem vorbeigehen.
Dein Problem hat ja mit Rauschen nichts zu tun.

Wieso hast Du keinen Schaltplan auf dem alles, auch die Stecker, zu 
sehen sind? Wenn erst den Schaltplan zeichnest und daraus das Layout 
generierst solltest Du das haben.
Wie ist Dein Aufbau, wo ist was angeschlossen?

Wieso ist Pin1 vom KMZ nicht wie im Schaltplan an R1 angeschlossen 
sondern geht über einen 3pol Anschluss. Ist die Brücke zu R1 
geschlossen?

So macht es keinen Sinn und so kann man Dir nicht helfen.
Ich habe keine Lust Dir das alles aus der Nase ziehen zu müssen.

[Tom W. (noskillz)]

Hallo,
Ich weiß ehrlich gesagt mangels Erfahrung nicht was ihr für 
Informationen braucht. Was ist denn mein Problem wenn kein Rauschen im 
output?

Also der Schaltplan ist korrekt. Ich kann zu Feinabstimmung noch einen 
Trimmer vor R1 setzen. Auch im Schaltplan ist R1 als variabel 
eingezeichnet, wenn auch mit inkorrekter Symbolik. Der Schaltplan ist 
nicht von mir, ich habe ihn nur adaptiert.
Also ich liste gern nochmal die Werte aller Bauteile, das einzige was 
ich auf meine Anwendung angepasst habe sind R1, R4, R5 und die Koppel 
Cs.

R1 36kO + 20kO Trimmer
R2=R3 10kO
R4=R5 560kO
C1=C3 0.1uF
C2 22nF

[J. Zimmermann (Gast)]

Durch den Kondensator über R5 verschlechterst Du auf jeden Fall die 
Gleichtaktunterdrückung Deiner Schaltung für Frequenzen >5 Hz, evtl. ist 
das Rauschen ein Geichtakteffekt. War schon mal gefragt: Was passiert, 
wenn Du dieses C entfernst. Und, was passiert, wenn Du ein gleich 
grosses C parallel zu R4 einfügst?
mfg
Achim

[Michael K. (Gast)]

Tom W. schrieb:
> Also der Schaltplan ist korrekt.

Nein, ist er nicht!
Wo sind die Stecker, wo die Abblockkondensatoren?

Wenn Du Schaltplan und Layout vollkommen unabhängig voneinander machst, 
dann ist das Layout nur gemalt.
Ob sich da Fehler eingeschlichen haben kann das Layout Programm nicht 
mehr feststellen und ich verspüre nicht die geringste Lust die 
Verbindungen weiter anhand Deines Layouts zu überprüfen.

Rauschen ist eine relativ hochfrequente überlagerte Schwingung mit 
wechselnden / überlagerten Frequenzen.
Du hast komplette Spannungseinbrüche von 100% auf 10%, das ist was 
völlig anderes.

Jetzt ist plötzlich an oder statt R1 ein Poti angeschlossen.
Ob auf der PCB oder über 10m Kabel erfahren wir nicht.
Kein Bild der Verkabelung und des Aufbaus, weder von der 
funktionierenden Schaltung noch von der nicht funktionierenden.

Salamitaktik.
Scheibchen für Scheibchen neue und widersprüchliche Infos.
Also, Bilder vom Aufbau, von beiden Schaltungen, während sie arbeiten.
Wieder die Frage, hast Du erst den Schaltplan gezeichnet und daraus das 
Layout gemacht, oder hast Du bunte Linien gemalt?
Sind beide Schaltungen mit gleichen Kabellängen, gleichen Bauteilwerten 
und in der selben Ruheposition vermessen worden?
Liegt in der Nähe der neuen Schaltung irgendwas rum das nicht neben der 
alten Schaltung lag?
Da tackert nicht gerade der Trafo einer Lötstation seine Magnetfelder in 
die neue Schaltung und wir jagen hier Geister?

Tu doch einfach mal so als stünde ich nicht hinter Dir, würde nicht 
sehen was Du siehst, hätte all die Infos nicht die Du haben solltest.
Wie soll man Dir helfen wenn man jedes Detail erfragen muss?

[Tom W. (noskillz)]

Also wenn ich einen gleich großen 22nF Kondensator über R4 lege oder den 
Kondensator über R5 entferne, verändert sich nichts. Im alten layout 
funktioniert die Schaltung ja einwandfrei, nur das neue layout rauscht.

Nein nein ich habe keinerlei Spannungseinbrüche, ich schrieb doch oben:

Tom W. schrieb:
> Ich hänge mal zwei Graphen an, welche ich gerade
> eben aufgenommen habe. Die großen Stufen sind eine Winkelveränderung des
> Magneten, das war gewollt. Im oberen Bereich scheint es stärker zu
> rauschen.

Diese Einbrüche sind gewollte Spannungsveränderungen über den Winkel des 
Magneten. Ich wollte demonstrieren, dass es im oberen Teil des Graphen 
stärker zu rauschen scheint als unten. Es liegen zwischen OUT und GND 
laut Multimeter ca 0,4V im oberen Teil des Graphen an und unten 4.1V. 
Das sind auch die Minimal-Maximalwerte die ich mit R4 und R5 erreichen 
wollte innerhalb der maximalen Winkeländerung des Magneten. Also der 
Verstärkungsfaktor passt, die Ausgangsspannung liegt im richtigen 
Bereich.

Ich hänge einige Bilder an um es greifbarer zu machen. Außerdem habe ich 
nun einen vollständigen Schaltplan gezeichnet.

Neues layout ist mit blauer Platine, altes mit lila Platine. Auf der 
alten Platine sind ein paar Kleberrückstände.

[der schreckliche Sven (Gast)]

Der Signal-Rauschabstand ist doch ganz passabel.

[Sherlock (Gast)]

der schreckliche Sven schrieb:
> Der Signal-Rauschabstand ist doch ganz passabel.

...findet auch der Sherlock

https://www.youtube.com/watch?v=Znwp0pK8Tzk
EEVblog #601 - Why Digital Oscilloscopes Appear Noisy