Hallo,
für eine Geschwindigkeitsmessung muss ich eine Dopplerfrequenz eines
Radarsensors (HYG RSM-1650) mit einer Amplitude von +-300 µV verstärken
um die im Anschluss mit einem ADC (ADS7835) zu digitalisieren.
Die ausgegebene Frequenz liegt zwischen 4 kHz und 15 kHz.
Der ADC kann mit der internen Referenz von 2,5V ein Eingangssignal von
+-2,5 V verarbeiten. Daher habe ich als Verstärung mal v = 7000
angepeilt.
In der Artikelsammlung habe ich die Schaltung für einen
nichtinvertierenden Vertärker mit einfacher Spannungsversorgung gefunden
Operationsverstärker. (Screenshot angehängt)
Wäre diese Schaltung prinzipell für diese Verstärkung geeignet?
Die Verstärkung wird ja durch den Spannungsteiler R2/R4 bestimmt. Sollte
der Gesamtwiderstand der beiden Widerstände einen gewissen Wert nicht
überschreiten um den Ladestrom von C4 zu gewährleisten oder spielt der
keine Rolle?
MfG Andre
Hallo,
prinzipiell ist die Schaltung dazu geeignet, nur der OPV sicher nicht,
um 7000-fach zu verstärken aufgrund seines Rauschens und seiner zu
geringen Bandbreite, denn es sollen bis zu 15 kHz übertragen werden.
Die Widerstände bringen ebenfalls Rauschen mit sich, besser wäre es, die
Rückkopplung über einen "niederohmigen" Spannungsteiler zu machen,
anstatt 1 Megaohm zu verwenden. OP37 war früher mein Freund. Heute gibt
es andere. GBW müßte > 100 MHz sein.
Es könnte sinnvoll sein, die Rauschbandbreite auf z.B. 18 kHz zu
begrenzen.
mfG
Du machsat es dir ein wenig leichter, wenn du 2 Opamps verwendest, gerne
auch in einem Gehäuse, und die Verstärkung aufteilst. Die OPA Serie ist
ein guter Hinweis, ich z.B. verwende gerne OPA2134 als zwiefachen
Verstärker.
Aha, nach der sorgfältigen Auswahl und Lektüre der Datenblätter kommen
erste Feinheiten ins Bewußtsein, die auch mal um den Faktor 1000 daneben
liegen können. Also wird er wohl mit weniger Bandbreite auskommen
können.
Mfg
Christian S. schrieb:> Aha, nach der sorgfältigen Auswahl und Lektüre der Datenblätter kommen> erste Feinheiten ins Bewußtsein, die auch mal um den Faktor 1000 daneben> liegen können. Also wird er wohl mit weniger Bandbreite auskommen> können.
Haben wir nicht alle so angefangen ? :-)
Wer etwas mehr ins Detail gehen möchte, dem sei folgendes Video
empfohlen:
https://www.youtube.com/watch?v=5vqSX40seqA
The Signal Path macht schon immer sehr gute Videos, dieses hier ist
keine Ausnahme. (Und viel weniger nervig als der komische Australier)
Andre B. schrieb:> Wäre diese Schaltung prinzipell für diese Verstärkung> geeignet?
Klares "Jein".
Es ist möglich, aber ungünstig, eine Verstärkung von 7000
(=77dB) in einer einzelnen Stufe zu realisieren. Man
macht sich das Leben leichter, wenn man diese Verstärkung
auf zwei (bei höheren Frequenzen auch noch mehr) Stufen
aufteilt. Zwei Stufen a 40dB oder drei Stufen zu je 26dB
sehen ganz passend aus.
OPVs sind heutzutage gute Standardware, da darf man auch
gern einen oder zwei mehr nehmen.
> Die Verstärkung wird ja durch den Spannungsteiler R2/R4> bestimmt. Sollte der Gesamtwiderstand der beiden> Widerstände einen gewissen Wert nicht überschreiten um> den Ladestrom von C4 zu gewährleisten oder spielt der> keine Rolle?
Gut erkannt.
R2 und C4 sollten beide nicht größer als notwendig sein,
sonst dauert es nach dem Einschalten ewig, bis der Ausgangs-
pegel stabil ist.
Schätzungsweise kannst Du C4 ohne Schaden auf 1µF verringern.
Christian S. schrieb:> Aha, nach der sorgfältigen Auswahl und Lektüre der Datenblätter kommen> erste Feinheiten ins Bewußtsein, die auch mal um den Faktor 1000 daneben> liegen können. Also wird er wohl mit weniger Bandbreite auskommen> können.>> Mfg
Danke für die hilfreichen Antworten und Links. Das hat mir schonmal eine
Vorstellung gegeben wie ich die Schaltung realisieren könnte.
Die Bandbreite und Geschwindigkeit waren schon so gewollt, denn ich
versuche mir einen Geschwindigkeitsmesser fürs Bogenschießen zu bauen.
Und moderne Compoundbögen schießen bis 350km/h.
Da anscheinend eine Bandbreite von 11kHz Probleme bereiten könnte, werde
ich mich erstmal auf meinen Recurve fokussieren und mich auf den Bereich
zwischen 160 km/h bis 250 km/h beschränken.
Das entspricht dann 7 kHz bis 11 kHz.
Fürs erste werde ich die angehängte Schaltung mit dem LMV772 probieren
und die auf 2x 40 dB und die Grenzfrequenzen anpassen.
Ausserdem werd ich wohl erstmal auf den ADC verzichten und einen
Komperator verwenden. Das macht die Auswertung nochmal ein Stück
einfacher.
Die angesprochene FFT will ich mir erstmal ersparen, da immer nur ein
Pfeil durch den Chrony geschossen wird und unsere einheimischen Mücken
hoffentlich keine Geschwindigkeiten >160 km/h erreichen.
Wenn ich die Verstärkung mit R1 = 1 kOhm und R2 = 100kOhm realisiere,
müssten C1 = 22 nF und C2 ca 150 pF haben. Wären das realistische Werte
für die Kondensatoren oder ist vor allem C1 schon zu klein?
Mir fehlen da leider die Erfahrungswerte.
MfG Andre
Andre B. schrieb:> Ausserdem werd ich wohl erstmal auf den ADC verzichten und einen> Komperator verwenden. Das macht die Auswertung nochmal ein Stück> einfacher.>> Die angesprochene FFT will ich mir erstmal ersparen, da immer nur ein> Pfeil durch den Chrony geschossen wird und unsere einheimischen Mücken> hoffentlich keine Geschwindigkeiten >160 km/h erreichen.
Ein FFT erhöht dir auch deutlich dein SNR und bringt dich aus dem eher
lästigen Zeitbereich raus. So ein Sensorsignal sieht dort halt um den
Faktor paartausend verstärkt alles andere als "interpretierbar" aus. Ein
Komparator stattdessen ist wirklich die allerbilligste Lösung, die
eigentlich nur bei Bewegungserkennung zuverlässig funktioniert. Eine
Geschwindigkeitsmessung würde ich damit nicht machen wollen...
Bei mir läuft z.B. ein 256 Punkte FFT mit ca. 10 Hz Refreshrate auf
einem Cortex M0 mit 48 MHz. Funktioniert einwandfrei.
Andre B. schrieb:> Wenn ich die Verstärkung mit R1 = 1 kOhm und R2 = 100kOhm realisiere,> müssten C1 = 22 nF und C2 ca 150 pF haben. Wären das realistische Werte> für die Kondensatoren oder ist vor allem C1 schon zu klein?> Mir fehlen da leider die Erfahrungswerte.
Nö, die sind absolut OK. pF ist übrigens kleiner als nF :-)
So als Vergleich: bei Quarzen nimmt man Kondensatoren im Bereich 5-20
pF, die sind auch problemlos zu bekommen.
Der Aufbau des Systems ist aber nicht ganz trivial, lass den Layout von
jemanden machen der Ahnung davon hat (Abblockung, HF, etc.) Solche
Schaltungen fallen schon eher in die Profiliga und sind kein
Anfängerprojekt.
"Die Bandbreite und Geschwindigkeit waren schon so gewollt, denn ich
versuche mir einen Geschwindigkeitsmesser fürs Bogenschießen zu bauen.
Und moderne Compoundbögen schießen bis 350km/h."
Das ist ja eine recht interessante Anwendung! Nur konnte man dies zu
Beginn nicht erahnen. Wünsche noch gutes Gelingen beim Schaltungsaufbau
und hoffentlich verletzt sich niemand beim Ausprobieren. Es bleibt die
Frage offen, ob so ein Pfeil genügend Wellenenergie reflektiert.
So einen empfindlichen Verstärker sollte man vielleicht in einen
Blechkasten einbauen, damit er keine Störungen einfängt.
mfG
Christian S. schrieb:> "Die Bandbreite und Geschwindigkeit waren schon so gewollt, denn ich> versuche mir einen Geschwindigkeitsmesser fürs Bogenschießen zu bauen.> Und moderne Compoundbögen schießen bis 350km/h.">> Das ist ja eine recht interessante Anwendung! Nur konnte man dies zu> Beginn nicht erahnen. Wünsche noch gutes Gelingen beim Schaltungsaufbau> und hoffentlich verletzt sich niemand beim Ausprobieren. Es bleibt die> Frage offen, ob so ein Pfeil genügend Wellenenergie reflektiert.>> So einen empfindlichen Verstärker sollte man vielleicht in einen> Blechkasten einbauen, damit er keine Störungen einfängt.>> mfG
Die reflektierte Energie macht mir auch noch Sorgen. Da hoffe ich aber
auf die Stahlspitze.
Was macht denn meinen Verstärker so anfällig für HF Probleme? Ist das
die Verstärkung von ca 75 dB oder die Bandbreite von 4 kHz?
Weil wenn ich mir zum Beispiel die verlinkte Weidmann Elektronik
anschaue, ist der Verstärker in meinen Augen relativ einfach aufgebaut.
Da sind keinerlei Masseflächen usw bei gleicher Verstärkung.
N-inv-amp.GIF
(6,8 KB)
