mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik AC-Kopplung bei phasensensitiven Messungen


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
Autor: Tom (Gast)
Datum:

Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

ich frage mich gerade wie man in phasensensitiven Messungen wie 
beispielsweise in einem Lock-In-Verstärker die AC-Kopplung bei sehr 
niedrigen Frequenzen hinbekommt. Um da ausreichende Kapazität mit wenig 
Temperatureinfluss hinzubekommen braucht man ja schon eine relativ große 
Platinenfläche. Ist es möglich, einen Kapazitätsmultiplizierer dafür 
herzunehmen? Da hätte man ja das Problem, dass man die 
Temperaturschwankung der Kapazität auch mit dem Multiplikationsfaktor 
erhoht.

Autor: Tom (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hab noch einmal etwas drüber nachgedacht. Wäre es möglich, mit 
gleichartigen Kondensatoren den temperaturbeeinflussten Phasengang eines 
Hochpasses mit einem Allpass zu kompensieren?

Autor: Joggel E. (jetztnicht)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Was bedeutet sehr niedrige Frequenzen ?
Und wo soll der Cap hinkommen ?
Es fehlt sehr viel an Information.

Ich habe auch schon mal einen lock-in aufgebaut.
Der lief allerdings bei 100kHz.

Autor: Gerd E. (robberknight)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Tom schrieb:
> ich frage mich gerade wie man in phasensensitiven Messungen wie
> beispielsweise in einem Lock-In-Verstärker die AC-Kopplung bei sehr
> niedrigen Frequenzen hinbekommt.

Was sind "sehr niedrigen Frequenzen" bei Dir?

Lock-Ins werden doch häufig im Kilohertz-Bereich betrieben, da sind die 
nötigen Kapazitäten nicht soo riesig.

Schau Dir die Audio-Highend-Freaks an, die bis 20 Hz oder noch weiter 
runter AC koppeln wollen. Die sind dann eher die, die dann Probleme mit 
der Kondensatorgröße etc. bekommen.

Autor: Tom (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Gerd E. schrieb:
> Lock-Ins werden doch häufig im Kilohertz-Bereich betrieben, da sind die
> nötigen Kapazitäten nicht soo riesig.

Dennoch gibt es in der Forschung Applikationen, in denen man bei sehr 
niedrigen Frequenzen (1-20 Hz) die Phaseninformation eines Systems 
ermittelt. Das macht auch ein Stanford Research SR830.

Joggel E. schrieb:
> Was bedeutet sehr niedrige Frequenzen ?
> Und wo soll der Cap hinkommen ?
> Es fehlt sehr viel an Information.

Das ist richtig, da hab ich etwas wenig Info bereitgestellt, sorry noch 
mal. Ich hatte mich noch ein wenig weiter beschäftigt und bin zu einer - 
so glaube ich - befriedigenden Ergebnis gekommen. Mit dem Analog Filter 
Wizard von analog devices lassen sich Filterschaltungen berechnen, deren 
Parameter man beeinflussen kann. So lässt sich die Filterart auswählen, 
im weiteren Verlauf der Menüpunkte auch das Verhältnis von R und C. Da 
es C0G-Typen relativ erschwinglich und mit vernünftiger Baugröße noch 
bis 220 nF gibt, kann man die Kapazität darauf einstellen und bekommt 
einen Kompromiss für Filterwirkung, Kondensatorgröße und Rauschen.
Mit den erwarteten Toleranzen lässt sich dann eine Simulation anstellen, 
welche mir für die erwarteten Temperaturschwankungen der Bauteile eine 
maximale Phasenveränderung von 0,2° im Temperaturbereich von 10-85°C 
liefert. So müsste das wohl beherrschbar sein.

Autor: Falk B. (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Warum überhaupt AC-Kopplung? Es gibt auch Chopper-OPVs bzw. Zero Drift 
OPVs, die haben extrem niedrige Offsetspannungen, da kann man auch mit 
DC-Kopplung messen. Intern machen die sowas wie "aktive AC-Kopplung".

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Falk B. schrieb:
> Warum überhaupt AC-Kopplung? Es gibt auch Chopper-OPVs bzw. Zero Drift
> OPVs, die haben extrem niedrige Offsetspannungen,

Für die Offsetspannungen des Eingangsverstärkers mag AC-Kopplung 
tatsächlich unnötig sein. Aber das AC-Nutzsignal kann ja schon von der 
Signalquelle her einen großen DC-Offset haben, den muss man an 
irgendeiner Stelle loswerden, bevor die eigentliche Verstärkerkette 
kommt.

Tom schrieb:
> ich frage mich gerade wie man in phasensensitiven Messungen wie
> beispielsweise in einem Lock-In-Verstärker die AC-Kopplung bei sehr
> niedrigen Frequenzen hinbekommt.

Was ich dafür jeweils zu tun pflegte: weit vorne in der Verstärkerkette 
kommt ein Instrumentenverstärker. Dessen Ausgangsspannung wird mit einem 
Integrator aufintegriert und auf den Ref-Eingang des 
Instrumentenverstärkers zurückgespeist. Damit wird der Mittelswert des 
Ausgangs des Instrumentenverstärkers auf 0 geregelt.

Die RC-Zeitkonstante des Integrators lässt sich ohne größere Probleme 
über einen großen Bereich variieren, der Eingang des Inst.Verstärkers 
bleibt dabei trotzdem schön hochohmig. Man muss nur aufpassen, dass man 
nicht versehentlich aus dem Gleichtaktbereich des Verstärkers rausläuft 
(also Diamond Plot beachten).

Autor: Tom (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Achim S. schrieb:
> Was ich dafür jeweils zu tun pflegte: weit vorne in der Verstärkerkette
> kommt ein Instrumentenverstärker. Dessen Ausgangsspannung wird mit einem
> Integrator aufintegriert und auf den Ref-Eingang des
> Instrumentenverstärkers zurückgespeist. Damit wird der Mittelswert des
> Ausgangs des Instrumentenverstärkers auf 0 geregelt.


Oh, das ist auch eine schöne Lösung.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.