Problem mit Filtenr in eigener Schaltung

[Nick (Gast)]

Moin,

ich hab ein Problem, und zwar möchte ich ein AC-Signal messen.

Das Signal wird zunächt um 2.048V (erzeugt von einem einem REF5020) 
hochgesetzt (durch einen AD8253). Das Signal soll von einem ADC122S706 
quantisiert werden. Um das Abtasttheorem nicht zu verletzten sollen 
Frequenzen ab ~200kHz gedämpft werden. Deshalb habe ich vor dem ADC 
einen LTC1569-7 (platinenbeschaltung s. Foto). F_Cut wird beim Filter 
von dem externen 5k Widerstand eingestellt.

Das Problem ist jetzt nur, dass der Filter das Signal "heruntersetzt". 
Sofern ich GND an dem Messeingang anlege, kommt nach dem AD8253 noch die 
2.048V raus. Zwischen Ausgang des Filters und Eingang des ADC liegen 
dann aber nur noch 1.982 V an.

Hattet ihr schon einmal einen ähnlichen Fehler oder habt eine Vermutung 
woran es liegen könnte?

VG Nick

[Nick (Gast)]

Hier der komplette Abschnitts des Schaltplans. Eigentlich hatte ich den 
der 1 Post schon mit angehängt...

[Helmut S. (helmuts)]

>  Zwischen Ausgang des Filters und Eingang des ADC liegen dann aber nur noch 
1.982 V an.


Den Satz versteht aber niemand. Schreib einfach welche Spannung liegt am 
Eingang des Filters und welche Spannung kommt am Ausgang heraus. Im 
Datenblatt steht auch schon drin, dass die Verstärkung etwas weniger als 
1 ist.

[Nick (Gast)]

Am Eingang des Filters liegen 2,048 V an.
Am Ausgang des Filters liegen 1.982 V an.

[MaWin (Gast)]

Ich denke mal, der LTC bezieht das Ausgangssignal der Differenz von In- 
zu In+ auf GND, nicht deine ominöse 2.048V Vref die nur der AD8253 
mitbekommt.

Auch frage ich mich, was ein switched capacitor Filter taugt um 
Aliasingeffekte loszuwerden, der aliast doch selber.

[Helmut S. (helmuts)]

Nick schrieb:
> Am Eingang des Filters liegen 2,048 V an.
> Am Ausgang des Filters liegen 1.982 V an.

Das passt zum Datenblatt.
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/15697fs.pdf

[Nick (Gast)]

MaWin schrieb:
> Ich denke mal, der LTC bezieht das Ausgangssignal der Differenz von In-
> zu In+ auf GND, nicht deine ominöse 2.048V Vref die nur der AD8253
> mitbekommt.

Der AD253 gibt die die 2.048 Offsetspannung an den Filter weiter, der 
der neg. Eingang liegt auf GND.

Welchen Filter würdet ihr alternativ empfehlen?

[Nick (Gast)]

Helmut S. schrieb:
> Nick schrieb:
>> Am Eingang des Filters liegen 2,048 V an.
>> Am Ausgang des Filters liegen 1.982 V an.
>
> Das passt zum Datenblatt.
> https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/15697fs.pdf

Dort steht doch ein Gain von 1. Ich habe ja kein AC Signal anliegen ... 
Nur eben 2.048V DC

[Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill)]

Nick schrieb:
> Hier der komplette Abschnitts des Schaltplans. Eigentlich hatte ich den
> der 1 Post schon mit angehängt...

Zwischen dem Ausgang des LT1569 und dem Eingang des ADC sollte noch ein 
kleiner RC-Tiefpass angebracht werden, da der LT1569 Spikes mit seinem 
internen Takt ausgibt. Und SAR-ADCs mögen auch ganz gerne einen kleinen 
Kondensator am Eingang.

[Nick (Gast)]

Hm der Filter macht gefühlt mehr Probleme, als dass er sie löst. Wie 
Andreas schon geschireben hat, erzeugt dieser mir auf das eiegntliche 
Messignal noch zusätzliche Spikes. Hier mal ein Beispiel mit einem 
einfachen 1kHz Sinus.

Der Filter soll doch alles über ~220 kHz filter, wieso werden dann also 
noch niederfrequentere Signale mit eingespeist ? Das ist doch unsinng.

Wie würde man sowas üblicherweise machen, dass man das Signal zwar 
filtert, dabei aber es dabei möglichst unverändert belässt. Jedenfalls 
in Bezug auf Gain und zusätzlichen Spikes.

[Guest (Gast)]

Wozu überhaupt der Filter 10. Ordnung das ist mal nur übertrieben. 
Digitale Filter sind an der Stelle ohnehin quatsch weil sie selber 
Quantisieren und Alias effekte erzeugen können.

Nimm einen normalen RC-Tiefpass mit Grenzfrequenz um die 200HZ und einem 
Impedanzwandler (das ist bei SAR Wandlern empfehlenswert wegen des 
Sampel and Hold Glieds) ich nehme mal an das dein ADC nicht nur mit 1Khz 
oder weniger samplet.

Alternativ schau dir mal einen Sallen-Key Filter an, die haben Ordnung 2 
und Automatisch den Impedanzwandler mit drin.

[Nick (Gast)]

Guest schrieb:
> Nimm einen normalen RC-Tiefpass mit Grenzfrequenz um die 200HZ und einem
> Impedanzwandler

Du meinst wohl eher 200 Khz, oder? Sofern ich einen RC-Filter zwischen 
PGA und ADC hänge, dann sollte doch kein Impedanzwandler nötig sein, 
oder sehe ich das falsch?

Andreas S. schrieb:
> Zwischen dem Ausgang des LT1569 und dem Eingang des ADC sollte noch ein
> kleiner RC-Tiefpass angebracht werden

Sofern ich diese herausfiltere, filtere ich auch Nutzsignal heraus da 
die fc bei etwa 250 khz liegt und die Spikes darunter.

der PGA hat übrigens auch leichte Verzerrungen am Ausgang, allerdings 
nur im oberen Bereich des Signals. Finde ich auch ungewöhnlich, habt ihr 
dazu eine Erklärung?

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Nick schrieb:
> ich hab ein Problem, und zwar möchte ich ein AC-Signal messen.
Was ist denn hier die eigentliche Aufgabe? Woher kommt dieses Signal und 
was soll nach der Messung mit ihm passieren? Mir schwant immer Übles, 
wenn jemand mit Filtern 10. Ordnung um sich wirft....

Nick schrieb:
> Das Problem ist jetzt nur, dass der Filter das Signal "heruntersetzt".
Das ist ja das Ziel eines Filters: es soll das Signal an bestimmten 
Frequenzen dämpfen oder anheben.

Nick schrieb:
> Wie würde man sowas üblicherweise machen, dass man das Signal zwar
> filtert, dabei aber es dabei möglichst unverändert belässt.
Wasch mir den Pelz aber mach mich nicht nass?

Nick schrieb:
> habt ihr dazu eine Erklärung?
Der schwingt augenscheinlich. Könnte an ungünstigem Layout liegen. Oder 
der Eingangsgleichtaktbereich wird verletzt. Auch beim Filter hast du 
den Abschnitt "LAYOUT" auf Seite 19 entweder nicht gefunden oder nicht 
beachtet...

Nick schrieb:
> erzeugt dieser mir auf das eiegntliche Messignal noch zusätzliche Spikes.
Wie sieht denn deine Versorgungsspannung aus? Und mach mal eines: miss 
mal ein paar Massepunkte auf deiner Platine. Ja richtig: Oszimasse links 
unten angeschlossen und dann mal die Spitze an die Masse rechts oben 
gehalten. Was siehst du?

[Niklas M. (n1klas)]

Lothar M. schrieb:
> Was ist denn hier die eigentliche Aufgabe? Woher kommt dieses Signal und
> was soll nach der Messung mit ihm passieren? Mir schwant immer Übles,
> wenn jemand mit Filtern 10. Ordnung um sich wirft....

Es soll die Spannung einer Spule gemessen werden.
10. Ordnung hatte ich deshalb gewählt, damit der Filter möglichst steil 
ab dem F_sample/2 dämpft.

Lothar M. schrieb:
> Das ist ja das Ziel eines Filters: es soll das Signal an bestimmten
> Frequenzen dämpfen oder anheben.

Sinnvoller wäre es also den Offset nach der Filterung auf das Signal zu 
geben?

Lothar M. schrieb:
> Wasch mir den Pelz aber mach mich nicht nass?
Damit meinte ich, dass der Filter das tun sollte (Frequenzen über 250 
kHz filtern), wofür es da ist ohne das Signal mit Spikes zu 
verunreinigen.

Lothar M. schrieb:
> Der schwingt augenscheinlich. Könnte an ungünstigem Layout liegen. Oder
> der Eingangsgleichtaktbereich wird verletzt. Auch beim Filter hast du
> den Abschnitt "LAYOUT" auf Seite 19 entweder nicht gefunden oder nicht
> beachtet...

Naja, den doort angegebenen TP-Filter mit 49,9 Ohm un 1 nF habe ich 
durch den LTC1569 ersetzt, da ich mir davon bessere Filtereigenschaften 
erhofft habe.

Lothar M. schrieb:
> Wie sieht denn deine Versorgungsspannung aus? Und mach mal eines: miss
> mal ein paar Massepunkte auf deiner Platine. Ja richtig: Oszimasse links
> unten angeschlossen und dann mal die Spitze an die Masse rechts oben
> gehalten. Was siehst du?

Habe überall ein sauberes und stabiles GND. Habe aber jetzt nur mit 
einem Analog Discovery 2 messen können.