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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik ADC AC-Kopplung, wann Kondensator, wann Transformator?


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von Gustl B. (-gb-)


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Moin,
rein aus Interesse habe ich die Frage wann man zur AC-Kopplung einen 
Kondensator und wann einen Transformator verwenden sollte.

Im RF Bereich sieht man sehr oft Transformatoren, in Oszilloskopen 
eigentlich immer einen Kondensator. Hängt das also allein von der 
Frequenz ab?

Zusatz:
Einen Transformator zwischen Quelle und ADC müsste man auch zu 
galvanischen Trennung verwenden können. Macht das Sinn wenn man den DC 
Anteil nicht benötigt?

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Ich wuerd' sagen: Beim Trafo als DC-Blocker gibt's umsonst und gratis 
auch noch die galvanische Trennung dazu. Beim simplen C halt nicht.
/EDIT: Breitbandig transformieren kann ein Trafo halt auch noch.
Dafuer macht ein simpler C weniger zusaetzliche Dreckeffekte als ein 
Trafo (Saettigung, komplexeres ESB,...).

Gruss
WK

: Bearbeitet durch User
von Gustl B. (-gb-)


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OK. Danke!

Meine bisherige Hardware ist DC-gekoppelt. Da wird dann in Software das 
DC rausgefiltert. Und die Hardware/ADC ist galvanisch getrennt. Das 
funktioniert auch gut. Aber wenn das sehr viel einfacher mit 
Transformatoren vor dem Eingang ginge dann wäre das natürlich wunderbar.

Den hier 
https://www.minicircuits.com/WebStore/dashboard.html?model=ADTT1-6%2B 
habe ich mir mal herausgesucht. Ich brauche eigentlich nur von knapp 
über DC bis 2,5 MHz. Und dafür erscheint mir der gut geeignet.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Gustl B. schrieb:
> Ich brauche eigentlich nur von knapp über DC bis 2,5 MHz

Wenn du mit "knapp über DC" das gleiche meinst wie die meisten 
Elektroniker (als nicht gerade HF-Spezis), dann paßt ein Trafo nicht. 
Und ein Koppel-Kondensator auch nicht.

von Gustl B. (-gb-)


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Und warum nicht? Oszilloskope haben bei AC-Kopplung auch einen 
Kondensator drinnen und können von wenigen Hz an Signale schön anzeigen.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Gustl B. schrieb:
> Und dafür erscheint mir der gut geeignet.

Wenn du da deine "ueblichen" gauss/exp-foermigen Impulse drueber laufen 
lassen willst, wird das nix mitm Trafo.

Gruss
WK

von Gustl B. (-gb-)


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(-: Ne, nicht die gaußförmigen Impluse. Die gausßförmigen Impulse sind 
ja das Ergebnis hinter einem Shaping Verstärker. Aus dem Detektor kommen 
exponentiell abfallende Impulse die sehr lange sind, mehrere viele us.

Bei hohen Zählraten überlagern sich diese exponentiellen Impulse, um die 
zu trennen wird das bandpassgefiltert.

Mit dem Hochpass erreicht man, dass die sich nicht mehr überlagern, und 
mit dem Tiefpass, dass hochfrequentes Rauschen weg ist. Also alles über 
der halben Abtastrate. Das mache ich derzeit digital mit einem langen 
FIR. Funktioniert auch sehr gut. Aber die Hardware ist eben DC-gekoppelt 
und ich muss den ADC auf der Digitalseite galvanisch trennen weil das 
sonst eine große Masseschleife wird.

(Da sind zur Koinzidenzmessung mehrere Detektoren angeschlossen die 
gleichzeitig Zerfälle in der selben Probe messen. Das hat den Vorteil, 
dass man das Hintergrundrauschen durch natürliche Strahlunbg sehr weit 
absenken kann. Es werden also nur Impulse gezählt die "echt" sind und 
zeitgleich in allen Detektoren auftauchen. Jedenfalls hat jeder der 
Detektoren seine Masse und weil das räumlich etwas verteilt ist werden 
das große Masseschleifen.)

Wenn das mit einem Trafo je ADC Eingang sehr viel einfacher funktioniert 
würde ich das gerne aus Bastelinteresse ausprobieren.

: Bearbeitet durch User
von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Gustl B. schrieb:
> Wenn das mit einem Trafo je ADC Eingang sehr viel einfacher funktionier
> würde

Da glaub' ich nicht dran.

Gruss
WK

von Gustl B. (-gb-)


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Das ist jetzt leider eine Aussage ohne Begründung. Ich weiß das nicht. 
Habe ich nicht probiert. Gerade weil ich nicht unnötig Dinge machen will 
die von vorne herein nicht sinnvoll sind habe ich hier gefragt.

Ich wüsste also schon gerne warum das keinen Sinn macht.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Ist halt so ein Bauchgefuehl von mir. Das sind irgendwelche einzelnen 
Impulse, die wohl auch alle in die gleiche Richtung (Polaritaet) gehen, 
also ist da ein ordentlicher Anteil DC dabei. Wenn du jetzt sagst, die 
spannenden Sachen passieren irgendwo "oberhalb DC" und 2.5MHz und ich 
seh' die Kurven zu dem Trafo zwischen 0 und 110 MHz - dann glaub' ich, 
ohne dass ich viel mit so kleinen Trafos gemacht hab', dass das nix 
wird.
Aber vielleicht findet sich ja noch jemand mit optimistischerer Meinung.

Gruss
WK

von Gustl B. (-gb-)


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OK, danke für die ehrliche Aussage.

Bei mir ist es so, dass die exakte Signalform egal ist, solange alle 
Impulse auf gleiche Weise verformt werden. Der Impuls ist von seiner 
Höhe und von seiner Fläche (Integral der Spannung über die Zeit) 
proportional zur Zerfallsenergie. Ich brauche am ADC nur auch 
irgendwelche Impulse, egal welche Form, die sich nicht überlappen und 
eben weiterhin in einer Eigenschaft proportional zur Zerfallsenergie 
sind.

von Klaus (Gast)


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Der Trafo macht keine DC Entkopplung. Ein Trafo der DC sieht sättigt.

Ein Trafo ist optimal um aus einem DC freien Signal das auf GND bezogen 
ist zu einem differenziellen Signal das auf 2.5V bezogen ist zu machen.

Grüße

Klaus

von Gustl B. (-gb-)


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Stimmt. Ja, mein Problem ist ja auch eigentlich kein DC auf der Leitung.

Ich habe von jedem Detektor ein Koax Kabel. Zwischen Schirm und 
Innenleiter liegen 0 V an. Nur manchmal, da sind eben diese exponentiell 
abfallenden Impulse vorhanden. Wenn die einzeln kommen, dann geht das 
Signal zwischen den Impulsen schön auf 0 V zurück. Das ist der 
Normalfall. Aber weil der radioaktive Zerfall eben Statistik ist, 
passiert es manchmal, dass sich zwei solcher Impulse überlagern. Also 
der nachfolgende Impuls sitzt auf dem Ausläufer des vorangegangenen 
Impuls.
Wenn der Trafo also nur hohe Frequenzen durchlässt, dann wären diese 
überlappenden Impulse schön getrennt.

Bei der galvanischen Trennung ist es so, dass wenn ich den Trafo 
verwende, dann muss sich die Schirmung des Koaxkabels nicht mit der 
Masse meiner ADC Platine verbinden. Sondern die Primärwicklung ist 
einfach zwischen Innenleiter und Schirmung.

von mark space (Gast)


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Trafos sind bei analoger Übertragung immer irgendwie problematisch, ihr 
einziger Vorteil ist die echte Potentialtrennung. Ansonsten würde ich 
immer C-Kopplung bevorzugen. Bei der Wahl des Trafos musst Du die 
Eingangs- und Ausgangsimpedanz Deines Aufbaues beachten, die tatsächlich 
zu fordernde Bandbreite, insbesondere die Eckfrequenz Deines 
resultierenden Hochpasses und die Aussteuerbarkeit speziell am unteren 
Bandende (Kernsättigung).

von Klaus (Gast)


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Ein Trafo ist nicht geeignet ein Filter aufzubauen. Dafür braucht man L 
oder C.

Klaus

von Gustl B. (-gb-)


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mark space schrieb:
> Trafos sind bei analoger Übertragung immer irgendwie problematisch, ihr
> einziger Vorteil ist die echte Potentialtrennung.

Mir geht es hauptsächlich um die Potentialtrennung. Die Entfernung von 
niedrigen Frequenzen bekomme ich quasi geschenkt.

von Jens G. (jensig)


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Klaus (Gast) schrieb:

>Der Trafo macht keine DC Entkopplung. Ein Trafo der DC sieht sättigt.

Die Trafos, die ich kenne, entscheiden immer noch anhand der Stärke des 
DC, ob die sättigen wollen oder nicht. Und DC entkoppeln tun die prima. 
Ist das bei Deinen Trafos anders?
Da würde ja keiner der alten Röhrenradios mit A-Endstufe und 
Ausgangsübertrager funktionieren, wenn es anders wäre ...

von Gustl B. (-gb-)


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Ich habe mir das jetzt mal in Multisim simuliert und das sieht gut aus. 
Ich werde das also einfach mal auf einer Bastelplatine testen und vor 
den Diffamp einen kleinen Trafo löten.

von Gustl B. (-gb-)


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So, jetzt habe ich mal irgendeiner anderen Platine einen RF 
Transformator geklaut und auf meine Hardware gesetzt. Leider weiß ich 
aber nicht das Modell.

Am Signalgenerator geht der in Sättigung, also habe ich einen 1k Ohm in 
Reihe auf der Primärseite. Auf der Sekundärseite gehe ich dann an einen 
Diff-Amp und verstärke das Signal. Den Diff-Amp betreibe ich nicht mehr 
mit +5V und -5V sondern habe die negative Versorgung auf Masse gelegt. 
Generell habe ich meine Hardware deutlich umgebaut. Den isolierten DCDC 
habe ich weggenommen und das Digitalinterface des ADCs geht jetzt auch 
ohne galvanische Trennung zum FPGA.
Mit dem Transformator spare ich mir also komplett die negative 
Versorgungsspannung und die galvanische Trennung. Das ist gut. 
Allerdings kann der Diff-Amp ohne negative Versorgung nicht mehr ganz 
den ADC aussteuern (0V ... 4.096V) sondern es geht erst bei ca. 1,2 V 
los. Da sollte ich vermutlich einen anderen Diff-Amp wie den ADA4940 
verwenden. Aber egal. Ich finde das sieht für einen Aufbau mit viel 
Fädeldraht und einen unbekannten Transformator gar nicht so schlecht 
aus.

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