Moin, ich habe eine Problem mit einem Hochpass von mir. Filter -> Hochpass -> PGA sofern ich Eingangsseitig 0 V anlege, bekomme ich am Ausgnag des Filters -30mV (ist im Datenblatt auch angegeben allerdings eher bei 20mV - schiebe das mal auf "Lügenblättchen") Hinter dem Hochpass werden diese -30mV allerdings zu +6 mV. Ich kann mir das nicht so recht erklärenm warum die Spannung dort nicht 0V ist. Wisst ihr warum? Filter: LTC1569-7 Hochpass: 10uf Kerko + 100kOhm PGA: AD8253
Passi schrieb: > ich habe eine Problem mit einem Hochpass von mir. Und ich habe ein Problem mit Schaltplänen in Prosa. Die hier allgemein übliche Sprache zur klaren Verständigung ist ein Schaltplan in Form einer klar lesbaren *.png Datei.
Laut Datenblatt beträgt die Offsetspannung typisch +/-15mV bei +/-5V Versorgungsspannung. Ein maximaler Wert für +/-5V Versorgungsspannung ist nicht spezifiziert. https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/15697fs.pdf
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Hier der Schaltplan. Die Größen für den Kondensator und den Wiederstadn vom Hochpass sind noch alte größen. Aktuell besteht er wie oben beschireben aus 10uf Kerko + 100kOhm
Helmut S. schrieb: > Laut Datenblatt beträgt die Offsetspannung typisch +/-15mV bei +/-5V > Versorgungsspannung. Ein maximaler Wert für +/-5V Versorgungsspannung > ist nicht spezifiziert. Ja diesen verscuhe ich ja über den Hochpass zu kompensieren. Allerdings komme ich aus dem HP nicht mit 0V sondern mit ~6mV
Der PGA hat maximal 50 nA Input Bias Current 50 nA * 100 kOhm = 5 mV Passi schrieb: > Aktuell besteht er wie oben > beschireben aus 10uf Kerko + 100kOhm Was willst du denn damit bezwecken? Die Grenzfrequenz sind dann 159.15 mHz. Milli. Verwende mal einen kleineren Widerstand (z. B. 1 kOhm für 15.92 Hz) und miss nochmal die Spannung.
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Beitrag #6077545 wurde von einem Moderator gelöscht.
Aaaach das erklärt einiges Gustl B. schrieb: > Der PGA hat maximal 50 nA Input Bias Current > > 50 nA * 100 kOhm = 5 mV svedisk ficklampa schrieb im Beitrag #6077545: > Warum tust du nicht einfach den Offset statisch wegkompensieren? > > Ist das zu einfach? Wie genau ?
Beitrag #6077568 wurde von einem Moderator gelöscht.
Wenn das danach sowieso digitalisiert wird kann man auch dort den festen Offset digital rauskalibrieren.
Nach dem Filter kommt doch sowieso ein AC-gekoppelter PGA. Da ist doch der DC-Offset des Filters dann komplett weg.
Helmut S. schrieb: > Nach dem Filter kommt doch sowieso ein AC-gekoppelter PGA. Da ist doch > der DC-Offset des Filters dann komplett weg. Ne eingangsseitig ist der PGA mit GND (IN-)und dem Ausgang (+IN) von dem Filter verbunden.
Helmut S. schrieb: > Nach dem Filter kommt doch sowieso ein AC-gekoppelter PGA. Da ist doch > der DC-Offset des Filters dann komplett weg. Er meint den CR-Hochpass. Also am PGA Eingang (+IN) hat er die +6 mV. Und ich vermute die kommen von den maximal 50 nA Input Bias Current. Edit: Ja ist verwirrend weil er von Filter spricht. Und das kann das FilterIC sein oder auch der Hochpass dahinter. Hier meint er den passiven CR Hochpass.
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Gustl B. schrieb: > Und ich vermute die kommen von den maximal 50 nA Input Bias Current. Ja der Fehler kommt daher. Mit 10k bzw 1k ist der Offset weg. Das Problem dabei ist alleridngs dass die Zeitkonstante ebenfalls kleiner wird. Hättet ihr dafür eine Lösung? Die Variante mit dem OpAmp zur Kompensation kommt leider in Frage, da ich dafür Platztechnisch keine Lösung finde.
Wieso willst du denn diesen Hochpass haben? Ab welcher Frequenz willst du denn Signale messen?
Na weil der Filter mir den Offset von -30mV erzeugt. Er handelt sich um Induktionsspannungen. Die Frequenzen liegen zwischen 50 Hz und können Peaks von bis zu 300 kHz enthalten. Ja nach Amplitude möchte ich das Signal durch den PGA verstärken, mit den -30mV Offset wird das ganze aber stark verzerrt.
Ui bis 50 Hz runter ... mit 1 kOhm und 22 uF kommst du auf 7.23 Hz. Tja sonst verwende ein anderes Filter ohne Offset. Oder um den Offset wegzubekommen könntest du auch statt einem Kondensator einen Trafo verwenden als AC-Kopplung. So wie im PGA Datenblatt Figure 56 oben rechts brauchst du auch da einen Widerstand nach Masse.
Was würde denn gegen einen 100uF Kondensator unds 10 kOhm widerstand sprechen? Zur zeit habe ich einen 10uf und 10 kOhm drin. Der Offset ist okay, allerdings würde ich gerne von 100ms auf 1000ms mit der Zeitkonstante. Der Trafo ist leider keine Option.
Gustl B. schrieb: > Der PGA hat maximal 50 nA Input Bias Current > > 50 nA * 100 kOhm = 5 mV Als Erklärung mir das zuwenig differenziert. Weil man darob weitere Quellen übersehen könnte. Dass genau das verwendete Exemplar derart stark vom typischen Wert von 5nA abweicht, ist eher unwahrscheinlich. Es müssten mehrere Exemplare verglichen werden. ===================================================================== In die Grenzwertbetrachtung muss natürlich der max. Wert einfliessen: Ursachen typ max Offset am Eingang ------------------------------------------------------ Input Bias Current 5nA 60nA 6 mV Input Offset Current 5nA 40nA 4 mV Offset Voltage ±210 + 900/G uV Offset am Ausgang unkompensiert: ---------------------------------- G=1 10.21* 1 +0.9 = 11 mV G=10 10.21* 10 +0.9 = 103 mV G=100 10.21*100 +0.9 = 1022 mV Offset am Ausgang: Den "Input Bias Current" kann mit einem Widerstand ( R=HP_I_R1) zwischen In- und GND kompensiert werden. -------------------------------- G=100 4.21*100 +0.9 = 422 mV Offset am Ausgang HP_I_R1 = 10 kOhm -------------------------------- G=100 0.61*100 +0.9 = 62 mV Weitere Reduktion gemäss "Figure 57. Driving the Reference Pin" Selbstverständlich ist für den verbleibenden Fehler, der Temperaturkoeffizient der einzelnen Fehler zu berücksichtigen. Gibt es Einwände? ===================================================================== Passi schrieb: > Ja diesen verscuhe ich ja über den Hochpass zu kompensieren. Allerdings > komme ich aus dem HP nicht mit 0V sondern mit ~6mV Wie ist der Ref-Pin beschalten? Offen oder an GND gelegt?
Harlekin schrieb: > Wie ist der Ref-Pin beschalten? Offen oder an GND gelegt? Der Ref-Pin vom PGA liegt auf 2,048V
Passi schrieb: > Der Ref-Pin vom PGA liegt auf 2,048V Welchen Innenwiderstand hat die 2.048V-Quelle? Je kleiner um so besser, da sonst Differenzverstärker A3 verfälscht wird. Figure 51. Simplified Schematic
Ich kann leider nicht editieren, da ich nicht angemeldet bin. Da fehlte noch der Zusatz, dass vom ref5020 auf ein OPA197 gegangen wird, welcher als Spannungsfolger beschaltet ist.
Harlekin schrieb: > Als Erklärung mir das zuwenig differenziert. Jap, weil ich es nicht genauer weiß/wusste. Danke! Das war sehr ausführlich und lehrreich.
Passi schrieb: > vom ref5020 auf ein OPA197 gegangen wird, welcher > als Spannungsfolger beschaltet ist. Für mich im grünen Bereich. Bringt einen Ausgangsoffset von max. +-100uV Sowie die Verstärkung des A3 bleibt erhalten. Allerdings würde ich den PU_C1 reduzieren. Dadurch wird der OPA197 kapazitiv belastet. Seine Phasenreserve wird dadurch verringert. Ein Riso (OPA197 Figure 47,48 und 49) kann, wegen dem Differenzverstärker nicht verwendet werden. Zusätzlich auf kurze Leiterbahn und störarmes Umfeld achten.
Ich würde gerne noch einmal auf eine Frage von mir eingehen. Was würde denn gegen einen passiven Hochpass aus einem 100uF Kondensator und 10 kOhm widerstand sprechen? Ich hätte eine Zeitkonstante von 1Sek und dazu wäre 10 komm ausreichend gering um den Offset zu begrenzen.
Passi schrieb: > Was würde > denn gegen einen passiven Hochpass aus einem 100uF Kondensator und 10 > kOhm widerstand sprechen? Wegen dem Biasoffsetstrom sollte man nicht grösser als 10kOhm gehen. Den 100uF gibts wahrscheinlich nicht in NPO. Ob die anderen Materialien die Schaltungsanforderungen erfüllen, muss geprüft werden. (Stichworte: Spannungs- und temperaturabhängige Kapazitätswerte) Spannungsabhängige Kapazitäten im Signalpfad bewirken nicht lineares Verhalten. Mich würde interessieren, ob das Entfernen des PU_C1 den Offset reduziert?
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Harlekin schrieb: > Mich würde interessieren, ob das Entfernen des PU_C1 den Offset > reduziert? Ich habe den Hochpass als auch den PU_C1 entfernt. Am Ausgang liegen aber immernoch die knapp -30 mV an :/ Ich muss dazu sagen, dass auf der Platine der exakt gleiche Aufbau nocheinmal existiert. Sollte da der PU_C1 entfernt werden? Ich bin mir aber nicht wirklich sicher, ob das notwendig ist...
Passi schrieb: > Harlekin schrieb: >> Mich würde interessieren, ob das Entfernen des PU_C1 den Offset >> reduziert? > > Ich habe den Hochpass als auch den PU_C1 entfernt. Am Ausgang liegen > aber immernoch die knapp -30 mV an :/ An welchem Ausgang liegen die -30 mV an? Filter oder PGA?
Harlekin schrieb: > Passi schrieb: >> Harlekin schrieb: >>> Mich würde interessieren, ob das Entfernen des PU_C1 den Offset >>> reduziert? >> >> Ich habe den Hochpass als auch den PU_C1 entfernt. Am Ausgang liegen >> aber immernoch die knapp -30 mV an :/ > > An welchem Ausgang liegen die -30 mV an? Filter oder PGA? Am Ausgang des aktiven Filters. Der PGA setzt das Signal um 2,048 V hoch, durch den Offset somit natürlich nur auf 2,018 V. Das es hier um Spannungsmessungen (und nicht um Audiosignale) geht, greift der HP natürlich schon ziemlich in die Genauigkeit ein, vor allem wenn die Induktionsspannungen einen DC Anteil besitzen. Ich bin mit der Lösung des HP nicht wirklich zufrieden und habe gestern einmal einen OPV als Summierer beschaltet (https://masteringelectronicsdesign.com/summing-amplifier-calculator-java/) das hochsetzen um 30 mV hat soweit ich das beurteilen sehr gut funktioniert, ich denke dass ich das Problem so lösen werde. Auch wenn ich zunächst einen zusätzlichen OPV ausgeschlossen habe, letztendlich scheint es allerdings de einzig vernünftige Lösung zu sein.
Du kannst immer noch ein Trimmpoti am -Eingang des PGA zur Offsetkompensation einsetzen, das zwischen den +5V und -5V liegt (mit Widerständen auf einen kleinen Bereich um 0V begrenzt). Das erlaubt auch evtl. benötigte Temperaturkompensation.
Das Problem ist nur, wenn meine Versorgungsspannung schwankt, dann geht mein Signal ebenfalls hoch und runter. Ich habe für den Addierer die 2,048 V als Referenz verwendet, die sind ja recht stabil .
Passi schrieb: > Das Problem ist nur, wenn meine Versorgungsspannung schwankt Eine Schwankung der Versorgungsspannung würde ich aber zuerst mal beseitigen. Die muss in einem hochwertigen Gerät sowieso stabil sein. Da es ja auch nur um einen kleinen Bereich von so +/- 50mV als Einstellgrenzen geht, kann man mit entsprechendem Spannungsteiler etwaige Schwankungen der Versorgung auch minimieren.
Passi schrieb: > vom ref5020 auf ein OPA197 gegangen wird, welcher > als Spannungsfolger beschaltet ist. Passi schrieb: > Ich muss dazu sagen, dass auf der Platine der exakt gleiche Aufbau > nocheinmal existiert. Sollte da der PU_C1 entfernt werden? Ich bin mir > aber nicht wirklich sicher, ob das notwendig ist... Folgende Frage bezieht sich auf den Spannungsfolger OPA197 am Referenzeingang des PGA. Welche Gesamtkapazität hängt an dessen Ausgang?
Passi schrieb: > Insgesamt 3 x 100 nF (ADC,PGA(1),PGA(2)) Als Spannungsfolger sind gemäss Datenblatt max. 1nF zulässig. Kapitel "7.3.5 Capacitive Load and Stability" Ich würde mal prüfen, ob der Ausgang des OPV schwingt. Falls ja würde ich folgendes versuchen: Die beiden PGA direkt mit max. je 100pF und den ADC über einen R_iso mit notwendiger Kapazität anschliessen. Figure 49, wobei beim ADC müsste man den Effekt des R_iso noch genauer untersuchen.
Harlekin schrieb: > und den ADC über einen R_iso mit notwendiger Kapazität > anschliessen. Alles klar ich werde das ganze mir mal später anschauen. Der Ausgang des OPA197 schwingt auf dem Oszi allerdings nicht wirklich. Was meinst du denn aber genau mit dem R_iso? Und eine Verständnisfrage hätte ich noch. Warum meinst du, dass der Fehler durch die Referenzspannung hervorgerufen wird? Im Grunde genommen funktioniert der Aufbau ja, einzig der aktive Filter provoziert einen negativen Offset, den ich mit einem inv. Summierer aber ganz gut in den Griff bekomme habe.
Passi schrieb: > Was meinst du > denn aber genau mit dem R_iso? das erklärt sich von selbst, wenn du mal die Abbildung anschaust, auf die dich Harlekin hingewiesen hat: Harlekin schrieb: > Figure 49, wobei beim ADC müsste man den Effekt des R_iso noch genauer > untersuchen.
Achim S. schrieb: > das erklärt sich von selbst, wenn du mal die Abbildung anschaust, auf > die dich Harlekin hingewiesen hat: Ach habs gesehen., war bei dem ADC und PGA gedanklich. Er meinte das Datenblatt des OPA197. Wäre trotzdem noch dankebar zu wissen, warum du genau dort den Grund für den Offset vermutest.
Passi schrieb: > Wäre trotzdem noch dankebar zu wissen, warum du genau dort den Grund für > den Offset vermutest. Harlekin hat dich einfach darauf hingewiesen, das du den OPA in einem undefinierten Modus betreibst. Er darf nur 1nF Last treiben, du hast aber 300nF drangehängt. Da können seltsame Effekte auftreten. Üblich ist Schwingen. Das heißt nicht, dass dein Offset-Problem daher kommen muss. Aber du solltest zunächst den OPV korrekt betreiben, damit sich die Suche nach weiteren möglichen Fehlerquellen lohnt.
Passi schrieb: > Wäre trotzdem noch dankbar zu wissen, warum du genau dort den Grund für > den Offset vermutest. Hauptsächlich ging es mir darum auf ein Dimensionierungsproblem hinzuweisen. Den Filterausgang wird es eher nicht beeinflussen, allenfalls indirekt über die gemeinsame Speisung. Hingegen könnte es die Ausgänge der PGAs und des ADC verfälschen.
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Harlekin schrieb: > Passi schrieb: >> Wäre trotzdem noch dankbar zu wissen, warum du genau dort den Grund für >> den Offset vermutest. > > Hauptsächlich ging es mir darum auf ein Dimensionierungsproblem > hinzuweisen. Den Filterausgang wird es eher nicht beeinflussen, > allenfalls indirekt über die gemeinsame Speisung. Hingegen könnte es die > Ausgänge der PGAs und des ADC verfälschen. Also die 100nF Abblockkondensatoren habe ich gemäß deinem Vorschlag entfernt. das Ref-Signal hat sich nicht merklich verbessert, trotzdem danke dir Harlekin, dass du mich auf die Fehlauslegung hingewiesen hast. Über einen inv. Summierer mit und einem 50kOhm Trimm- Poti habe ich den Offset nun korriert bekommen. Am Ausgang des Summierers gibt es allerdings das Problem, dass dieser bei 0,7 V einen kleinen Spannungseinbruch erzeugt (s. Abbildung). Meint ihr, dass das vielleicht durch die internen Schutzdioden her kommt? Ich habe die Beschaltung des Summierers ebenfalls einmal als Schaltplan angehängt.
Es war wohl ein zu hoher Strom, ich habe die Widerstände um Faktor 10 erhöht, nun funktioniert alles wie gewünscht.
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