Hallo zusammen,
ich befasse mich momentan mit einem Sinus Oscillator, der bei max. 4.5mA
und 23V einen Sinus 1 kHz generieren soll.Der Sinus sollte ein THD von
-90 dB haben.
Wenn der Wien Robinson Oscillator an eine ideale Spannungsquelle
angeschlossen wird, dann hat dieser ein THD von 0.006140% (-84.236632577
dB). Ich habe das THD noch nicht mit dem LDO gemessen, aber das FFT
Diagramm sah nicht viel versprechend aus.
Später soll der Sinusgenerator zum testen von IEPE Eingängen verwendet
werden.
In der Schaltung, die ich hochgeladen habe, wird der generierte Sinus
über einen Kondensator auf die Leitung OUT eingekoppelt.
Hat jemand von euch eine bessere Idee wie die Schaltung besser umgesetzt
werden könnte? Oder Anmerkungen und Tipps?
Ich danke vielmals!
Beste Grüße
Moritz
Hallo Moritz
Als erstes würde ich dich bitten die Schaltung auch als Bild (z.B. PNG)
hochzuladen. Ich bin alter Analogiker der keine Simulationsprogramme
benutzt aber manche Schaltungsfehler direkt sehen kann.
Mit der Wien-Brücke bin ich persönlich kein Freund, habe aber mit TL074
auf Lochraster ohne weiteres -80dBc erreicht, mir fällt jetzt gerade der
Name der Schaltung nicht ein wo zwei Integratoren und ein Inverter im
Ring geschaltet sind. Amplitudenbegrenzung waren 2 Dioden antiparalell.
Allerdings mögen diese OPs nur Lastwiderstände >10kOhm, darunter steigt
der Klirr. Bessr noch einen NE5534 nachschalten oder was es heute an
modernen OPs gibt.
Wichtig für eine saubere Schaltung ist daß du die Funktionen der
Massefläche (statische Abschirmung und Entkopplung der Betriebsspannung)
und Bezugspotential (da fliest kein Strom drüber) getrennt voneinander
siehst.
>Hat jemand von euch eine bessere Idee wie die Schaltung besser umgesetzt>werden könnte? Oder Anmerkungen und Tipps?
Ich bin so altmodisch und bequem, daß ich die Schaltung leider nicht
sehen kann.
#mfG
Christian S. schrieb:>>Hat jemand von euch eine bessere Idee wie die Schaltung besser umgesetzt>>werden könnte? Oder Anmerkungen und Tipps?>> Ich bin so altmodisch und bequem, daß ich die Schaltung leider nicht> sehen kann.
Dito. Dazu noch ist mir nicht mal ansatzweise klar, welche Angaben bzw.
Anforderungen hier relevant sein sollen. Warum 23V? Warum 4.5mA? Und was
zur Hölle ist ein "IEPE Eingang"?
Klirrfaktor ist eine Kenngröße. Aber 90dB (schlechter als 16 Bit) ist
doch Pillepalle. Zumal bei einer festen Frequenz. Das kann man auch aus
einem Dreieck tiefpaßfiltern. Was ist mit Amplitudenstabilität? Was mit
Frequenzstabilität?
Mit nur 4.5 mA ist das nicht so ganz einfach, denn Klirrarme OPs
brauchen schon einiges an Strom, i.A. ab etwa 2 mA. Der NE5534 kann
alleine schon drüber liegen. Mit 23 V könnte man auch die Komische Idee
kommen und daraus 2 mal 11.5 V zu machen, die dann 2 mal die 4.5 mA zur
Verfügung hätten.
Ob Wienbrücke oder ein anderer RC Oszillator macht keinen so großen
Unterschied. Die Version mit 2 Integratoren hat ggf. den Vorteil dass
die OPs mit einer Seite an GND arbeiten, das reduziert die Verzerrungen
der OPs etwas.
Mit modernen relativ sparsamen OPs sollte es mit einer Wienbrücke noch
klappen, ggf. hat man auch noch Strom für eine Filterstufe über.
A-Freak schrieb:> mir fällt jetzt gerade der> Name der Schaltung nicht ein wo zwei Integratoren und ein Inverter im> Ring geschaltet sind. Amplitudenbegrenzung waren 2 Dioden antiparalell.
nennt sich state variable Oszillator. Genau solch eine Schaltung
befindet sich in dem Tektronix Einschub SG5010 Audiosozillator.
Der ereicht einen Oberwellenabstand von knapp 100db im Frequenzbereich
zwischen 10Hz und 160KHz.
Der hat aber statt Begrenzungsdioden eine echte Amplitudenregelung drin.
Ralph Berres
Vielen Dank für die zahlreichen Antworten!
Ich habe im Anhnag das gewünschte Bild hochgeladen.
Zunächst nochmal eine umfangreichere Erklärung:
Der Sinus Generator wird an einen zweipoligen IEPE Messaufnehmer
angeschlossen. Kurze Zusammenfassung was IEPE ist, IEPE bedeutet
"Integrated Electronics Piezo Electric" und ist ein Standard, der für
zum Beispiel Piezo Elektronische Sensoren verwendet wird. Der IEPE
Messaufnehmer versorgt den Sensor mit einer Spannungsquelle von 23V,
welche auf 4.5 mA begrenzt ist.(Strombegenzung wird durch eine
Strombegrenzungsdiode realisiert: CMJ4500)Der Piezo Elektronische Sensor
Schwingt dann um eine Arbeitspunktspannung. Das Schwingen entkoppelt der
Messaufnehmer mittels eines Kondensators und kann somit das Schwingen
des Sensors messen.
Mein Oszillator soll einen Sinus mit möglichst geringen rauschen
generieren, damit überprüft werden kann, ob der Messaufnehmer noch
funktioniert. Da ist es auch egal ober der Sinus eine Frequenz von 1.1
kHz oder 0.9 kHz hat oder ob die Amplitude bei 0.9V oder 1.1V liegt.
Wichtig ist nur, dass die Schwinung einen möglichst geringen Anteil der
harmonischen hat.
Was IEPE genau ist wird ganz gut hier erklärt:
Christian S. schrieb:> https://www.mmf.de/iepe-standard.htmA-Freak schrieb:> Mit der Wien-Brücke bin ich persönlich kein Freund, habe aber mit TL074> auf Lochraster ohne weiteres -80dBc erreicht, mir fällt jetzt gerade der> Name der Schaltung nicht ein wo zwei Integratoren und ein Inverter im> Ring geschaltet sind. Amplitudenbegrenzung waren 2 Dioden antiparalell.
Der Name der Schaltung ist mir auch nicht bekannt. Ich weiß aber, dass
wenn man zwei Inverter verwendet und diese dann als Ringschaltet, einen
rauscharmen Wien Oszillator hinbekommt. Allerdings braucht man dafür
zwei OPS, welche zusammen mehr als 4.5mA verbrauchen. Im Beispiel weiter
unten hat der Herr Janascard eine Photoresistor zur Amplitudensteuerung
verwendet, dieser verbraucht allein schon bis zu 2 mA. Daher bin ich
beim JFET geblieben.
Zum Beispiel hier:
http://www.janascard.cz/PDF/An%20ultra%20low%20distortion%20oscillator%20with%20THD%20below%20-140%20dB.pdfAxel S. schrieb:> Was ist mit Amplitudenstabilität? Was mit> Frequenzstabilität?
Frequenzstabilität ist nicht so wichtig. Am wichtigsten ist nur das der
Sinus möglichst rauscharm ist.
Lurchi schrieb:> Mit 23 V könnte man auch die Komische Idee> kommen und daraus 2 mal 11.5 V zu machen, die dann 2 mal die 4.5 mA zur> Verfügung hätten.
Das klingt eigentlich nach einer guten Idee. Wie kann man das denn
umsetzen? Das würde die Auswahl der OPs auch nochmal vergrößern, weil
momentan müssen die Ops eine Spannung von mindestens 23 V abhaben
könnnen.
Lurchi schrieb:> Mit modernen relativ sparsamen OPs sollte es mit einer Wienbrücke noch> klappen, ggf. hat man auch noch Strom für eine Filterstufe über.
Du meinst eine Filterstufe nach dem Oscillator, oder? Sollte der Sinus
direkt nach dem Osscillator nicht rauscharm sein, sodass man da
eigentlich keinen Filter benötigt?
Mein Problem ist auch, dass ich den Sinus wieder auf meine
Versorgungsspannung einkoppeln muss. Das kannst du im Bild "LTC1144
Voltage Doubler" sehen. Da ist SIN_OUT über einen Kondensator an OUT
angeschlossen. Diesen eingekoppelten Sinus kann ich leider nur mit
passiven Filtern rausfiltern.
Noch eine weitere Frage:
Momentan verwende ich einen LDO um ein zweites Spannungspotential
herzustellen. Allerdings verbraucht dieser recht viel Strom. Ich habe
den LDO deswegen auf 20V eingestellt, um die Verluste über den LDO
möglichst gering zu halten. Die 20 V reichen auch volkommen aus, weil
mein OP, bei einer Amplitude des Sinus von 1 V, nicht übersteuert. Daher
habe ich kein Clipping. Ein Schaltgesteuerter DCDC kommt bei mir nicht
infrage, weil dieser ein zu großes rauschen hätte. Hat jemand eine Idee
was ich anstelle eines LDO noch nehmen könnte?
In dem Anhang "LTC1144 Voltage Doubler" habe ich ein zweites
Spannungspotential durch ein "monolithic CMOS switched-capacitor voltage
converter" erstellt. In der Schaltkonfiguration als Voltage Doubler, hat
dieser recht effizient gearbeitet. Allerdings habe ich dann das Problem
das ich einen OP finden müsste, der für 46 V ausgelegt ist. Das ist der
OPA1611 leider nicht.
Mit dem OPA1611 habe ich bisher die besten Ergebnisse erziehlen können.
Der braucht auch nur 3.6 mA, daher dachte ich eigenltich ich würde es
mit diesem OP hinbekommen. Mit LDO bin ich allerdings schon an den 4.5
mA dran, daher scheinen 3.6 mA wohl schon zu viel zu sein. Oder man
findet einen LDO der weniger Strom verbraucht...
Ich hoffe ich konnte euch einigermaßen gut die Aufgabe näher bringen.
Beste Grüße
Moritz
Moritz S. schrieb:> Der Sinus sollte ein THD von> -90 dB haben.> ....> Später soll der Sinusgenerator zum testen von IEPE Eingängen verwendet> werden.
Welchen Klirrfaktor haben denn Deine Mikrofone?
mfg Klaus
Klaus R. schrieb:> Welchen Klirrfaktor haben denn Deine Mikrofone?
Der Oszillator wird nicht an ein Mikrofon angeschlossen. Daher verstehe
ich nicht die Frage. Was meinst du denn genau?
Beste Grüße
Moritz
Moritz S. schrieb:>> Welchen Klirrfaktor haben denn Deine Mikrofone?>> Der Oszillator wird nicht an ein Mikrofon angeschlossen. Daher verstehe> ich nicht die Frage. Was meinst du denn genau?
Er glaubt, du hast nur ein Mikrofon, und wenn das schlechter als der
Testgenerator ist - was wahrscheinlich ist -, brauchst du gar nicht erst
einen entsprechenden Generator. Er weiß vielleicht nicht, dass beim
Spezifizieren von Produkten im Datenblatt nicht stehen sollte: "Wenn du
ein schlechtes Mikrofon hast, braucht dich der Klirrfaktor des
Vorverstärkers gar nicht zu interessieren."
Ich habe deinen langen Beitrag nicht gelesen, aber unabhängig davon: Du
testest doch Mikrofon-Eingänge. Die sind sehr empfindlich, sie kommen
mit geringen Spannungen aus. Wenn du zwei oder 3 passive RC-Tiefpässe
hinter den Oszillator schaltest (Fg ~500 Hz), sollten die Oberwellen
ausreichend gedämpft sein und trotzdem bei Weitem genug Signal übrig
bleiben. Bei einem aktiven Tiefpass erst recht.
Moritz S. schrieb:> Lurchi schrieb:>> Mit 23 V könnte man auch die Komische Idee>> kommen und daraus 2 mal 11.5 V zu machen, die dann 2 mal die 4.5 mA zur>> Verfügung hätten.>> Das klingt eigentlich nach einer guten Idee. Wie kann man das denn> umsetzen?
Man könnte die OPs bei der Versorgung in Reihe Schalten, die Spannung
per Zenerdiode begrenzen / regeln und den Gesamtsstrom etwa per JFET
einstellen.
2x11.5 V wird man eher nicht bekommen, sondern eher 2 x 9-10V und 3-5 V
für die Stromregelung. Die Stromregelung könnte auch dazu passen das
Ausgangssignal auf die Versorgung zu modulieren. Dabei könnte es
allerdings zu Verzerrungen kommen, weil auch der Strom des Oszillators
eingeht.
Die Forderung nach wenig Harmonischen kann ich nicht so recht
nachvollziehen. Für einen Funktionstest sollte das eher unkritisch sein
- selbst wenn es 10% klirr wären sollte das nicht stören, eher wäre eine
definierte Amplitude und Ausgangsimpedanz wichtig .
Moritz S. schrieb:> Mein Oszillator soll einen Sinus mit möglichst geringen rauschen> generieren, damit überprüft werden kann, ob der Messaufnehmer noch> funktioniert.
Warum ist ein geringer Rauschanteil wichtig für die Überprüfung der
Funktion des Meßaufnehmers? Überhaupt: "ob der Messaufnehmer noch
funktioniert" - das ist ein weites Feld. Was genau soll man denn mit
einem Signal überprüfen, von dem weder die Frequenz noch die Amplitude
bekannt sind?
Rauschen ist bei einem Signalgenerator eher selten ein Problem. Man
erzeugt das Signal ja bei hoher Amplitude. Das Rauschen des Verstärkers
ist dann im Verhältnis gering. Und wenn man das Signal herunterteilt,
dann teilt man das Rauschen mit. Bei einem Sinus mit fester Frequenz
kann man außerdem mit wenig Aufwand nachfiltern.
> Da ist es auch egal ober der Sinus eine Frequenz von 1.1> kHz oder 0.9 kHz hat oder ob die Amplitude bei 0.9V oder 1.1V liegt.
Sicher? Sollte die Amplitude nicht bei dem liegen, was ein Sensor
erzeugt? Würde man für einen Funktionstest nicht auch Amplituden am
oberen und unteren Ende der Spezifikation haben wollen? Dito Frequenzen?
> Wichtig ist nur, dass die Schwinung einen möglichst geringen Anteil der> harmonischen hat.
Und jetzt geht es auf einmal wieder um den Klirrfaktor. Was denn nun:
Rauschen oder Klirr? Oder beides? Und warum ist der Klirrfaktor wichtig?
Ein Piezo-Sensor gibt doch auch kein Sinus-Signal raus.
Axel S. schrieb:> Rauschen ist bei einem Signalgenerator eher selten ein Problem. Man> erzeugt das Signal ja bei hoher Amplitude. Das Rauschen des Verstärkers> ist dann im Verhältnis gering. Und wenn man das Signal herunterteilt,> dann teilt man das Rauschen mit. Bei einem Sinus mit fester Frequenz> kann man außerdem mit wenig Aufwand nachfiltern.
Das stimmt Axel! Bei meinen Simulationen konnte ich auch vestellen, dass
das Rauschen am Generator sehr gering ist. So lange das Rauschen nicht
zu groß wird, brauche ich mir darum keine Sorgen zu machen.
Axel S. schrieb:> Sicher? Sollte die Amplitude nicht bei dem liegen, was ein Sensor> erzeugt? Würde man für einen Funktionstest nicht auch Amplituden am> oberen und unteren Ende der Spezifikation haben wollen? Dito Frequenzen?
Ja, wenn möglich soll der Oszillator in der Frequenz und Amplitude
einstellbar sein. Das lässt sich beim Wien Oszillator auch einfach
umsetzen. Ich denke auch, dass es wichtig ist die exakte Frequenz des
Generators zu wissen. Wenn der Messaufnehmer diese Frequenz darstellt,
weiß man, dass dieser funktioniert. Dann ist es aber egal ob die
Frequenz bei 1.1kHz oder genau bei 1 kHz liegt, wichtig ist nur, dass
man die genaue Frequenz kennt. Das selbe gilt natürlich bei der
Amplitude.
Axel S. schrieb:> Und jetzt geht es auf einmal wieder um den Klirrfaktor. Was denn nun:> Rauschen oder Klirr? Oder beides? Und warum ist der Klirrfaktor wichtig?> Ein Piezo-Sensor gibt doch auch kein Sinus-Signal raus.
Ja beides ist wichtig.
"Ein Piezo-Sensor gibt doch auch kein Sinus-Signal raus." Das stimmt!
Zum testen des Gerätes ist es einfacher einen Sinus zu messen, bei dem
man weiß das dieser ein geringes THD hat. Ich denke mal das man dadurch
einen Meßfehler leichter festellen kann. Denn wenn bei der Messung die
Harmonischen herausstechen, weiß man, dass etwas nicht stimmt. Oder
verstehe ich da etwas flasch? Leider habe ich noch keine Erfahrung in
dem Gebiet sammeln können. Ich werde das aufjeden Fall mal abklären...
Ich habe im Anhang das FFT Diagram des Oszillators. Der Oszillator ist
an +15V und -15V angeschlossen und ohne Strombegrenzung, sprich ideale
Bedingungen. Der THD Wert liegt bei 0.009% (-81 dB)
Beste Grüße
Moritz
Moritz S. schrieb:> Axel S. schrieb:>> Was ist mit Amplitudenstabilität? Was mit>> Frequenzstabilität?>> Frequenzstabilität ist nicht so wichtig. Am wichtigsten ist nur das der> Sinus möglichst rauscharm ist.
Diese Aussage war nicht ganz richtig. Der Sinus soll durchaus
Frequenzstabil sein.
>wenn möglich soll der Oszillator in der Frequenz und Amplitude einstellbar >sein. >Das lässt sich beim Wien Oszillator auch einfach umsetzen.
Genau das dachte ich auch immer. Einfach irgendein X-beliebiges
Doppelpotentiometer eingesetzt und man kann mindestens 1:3 die Frequenz
verstellen. Tja, aber in der Praxis stellt man fest, daß dabei die
Amplitudenregelung ganz schön arbeiten muß. Warum? Weil das Doppelpoti
gar keinen guten Gleichlauf hat und deshalb die Verstärkung ständig
nachgeregelt werden muß, um die Schwingbedingung genau zu erreichen.
Meine selbstgebauten Generatoren nach dem Mieslinger-Prinzip oder
Wien-Brücke mit Glühlampe haben genau da ihre Schwäche. Bei so einem
RC-Generator z.B. von Rohde und Schwarz dürfte an dieser Stelle eine
Spezialanfertigung größerer Bauform mit besonders gutem Gleichlauf
eingebaut sein. Wer dies heutzutage elektronisch einstellt, kann diese
Schwierigkeit eventuell elegant umgehen.
mfG
Christian S. schrieb:>>wenn möglich soll der Oszillator in der Frequenz und>>Amplitude einstellbar sein. Das lässt sich beim Wien>> Oszillator auch einfach umsetzen.>> Genau das dachte ich auch immer. Einfach irgendein> X-beliebiges Doppelpotentiometer eingesetzt und man> kann mindestens 1:3 die Frequenz verstellen. Tja, aber> in der Praxis stellt man fest, [...]
... dass gute Geräte einen Doppel- DREKO verwenden, so
z.B. im GF21 von Präcitronik (vormals Clamann&Grahnert).
Piezolautsprecher sind bekannt für relativ hohe Klirrfaktoren. Es würde
mich wundern, wenn ein Piezoaufnehmer sich anders verhalten würde.
Überprüf erstmal das, bevor du mit überzogenen Vorstellungen hier
rangehst.
Warum muß die Versorgungsleitung moduliert werden? Willst du ein Gerät
bauen, was in die Leitung zum Meßaufnehmer eingeschleift wird?
Stromverbrauch: Warum nicht eine Batterie für ein Meßgerät, was nur kurz
zeitweise betrieben wird?
Moritz S. schrieb:> ich befasse mich momentan mit einem Sinus Oscillator, der bei max. 4.5mA> und 23V einen Sinus 1 kHz generieren soll.Der Sinus sollte ein THD von> -90 dB haben.
Das kann jede Soundkarte. Brauchst nur einen Stromgenerator mit
entsprechender Regelung der Stromschwankungen bei Last.
Abdul K. schrieb:> Piezolautsprecher sind bekannt für relativ hohe Klirrfaktoren. Es> würde> mich wundern, wenn ein Piezoaufnehmer sich anders verhalten würde.> Überprüf erstmal das, bevor du mit überzogenen Vorstellungen hier> rangehst.>> Warum muß die Versorgungsleitung moduliert werden? Willst du ein Gerät> bauen, was in die Leitung zum Meßaufnehmer eingeschleift wird?>> Stromverbrauch: Warum nicht eine Batterie für ein Meßgerät, was nur kurz> zeitweise betrieben wird?
Manchmal muß man alles doppelt sagen damit es auch die Nachteulen
mitbekommen:
https://www.mmf.de/iepe-standard.htm
Zunächst einmal vielen Dank für die vielen Antworten!
Update:
Ich habe es mit dem TPS7A4901 geschafft auch mit der
Strombegrenzungsdiode Den OPA1611 zu versorgen. Das FFT Diagramm des
Sinus habe ich in den Anhang geladen. Die Schwinung hat einen THD von
0,0286% (-70,871 dB). Damit bin ich einigermaßen zufrieden.
Der Stromverbrauch liegt jetzt bei 3,858mA, im Eingeschwungenen Zustand
und einer Amplitude von 2,4 V.
Jetzt muss ich nur den Sinus auf die Versorgunsleitung einkoppeln. Um
den eingekoppellten Sinus wieder herrauszufiltern, werde ich einen
passiven Filter verwenden. Bin mir aber noch nicht sicher welchen Filter
ich verwenden werde. Wahrescheinlich einen RLC Butterworth Filter 2.
Ordnung. Habt ihr eine andere Idee?
Beste Grüße
Moritz
Moritz S. schrieb:> Die Schwinung hat einen THD von> 0,0286% (-70,871 dB). Damit bin ich einigermaßen zufrieden.
Das ist eine Simulation und damit graue Theorie...
> Der Stromverbrauch liegt jetzt bei 3,858mA, im Eingeschwungenen Zustand> und einer Amplitude von 2,4 V.
Warum gibst Du die Amplitude nicht auch mit 4 Nachkommastellen an?
Bau das Ding mal real auf und messe die relevanten Parameter nach!
Moritz S. schrieb:> http://www.janascard.cz/PDF/An%20ultra%20low%20distortion%20oscillator%20with%20THD%20below%20-140%20dB.pdf
Warum verwendest du in der Wien-Brücke R / R/2 + C / 2C anstelle von
R / R + C / C ?
Irgendwo in der Literatur habe ich gelesen, dass die Rs und Cs unbedingt
gleiche Werte haben sollten (möglichst ausmessen)!?
In dem speziellen Design mit zwei Invertern (Link s.o.) ist das wohl ein
anderes Paar Schuhe.
Du hast aber in deinen Design nur einen einfachen n.i. Verstärker... ^^
Werner Schnorrenberg (DC4KU) erreicht seinen Angaben zufolge übrigens
>=90dBc mit Standard-Bauteilen und einer Glühlampenregelung... ;-)
Rainer V. schrieb:> ...und schau dir mal genau die Diagramme an! -140dB bei -60dB oder gar> -85dB bei -142dB...das macht über den Daumen -60/80dB.
...nach dem Twin-T Notch-Filter.
Letztendlich wird der TO die Schaltung aufbauen und messen müssen! Dann
gibt es die Möglichkeit e i n e Schaltung zu verbessern oder andere
Topologien zu versuchen. Und -120dB simulieren und messen sind zwei sehr
verschiedene Paar Schuhe :-) Mit einem einfachen
Wien-Robinson-Oszillator schafft man jedenfalls keine -100dB, schon gar
nicht durchstimmbar! Wie gesagt, Versuch macht kluch...
Gruß Rainer
@ Moritz (wenn er denn mal Zeit hat, sich zu äußern)
Noch etwas fällt auf bzw. erschließt sich mir nicht:
1.
Die Wien-Robinson-Brücke hat m.W. eine Dämpfung von k = 1/3, die mit v=3
auszugleichen ist. Dein Verstärker gibt jedoch nur eine Verstärkung von
v = R4/R5 + 1 = ca. 2 her.
Der simulierter Oszillator wird also nie richtig anschwingen. ^^
WAS hast du da simuliert? Das Eigen-Rauschen der Brücke samt OPV?
2.
Vee vom OPV ist auf GND-Potential, die Rück- und
Gegenkopplungs-Netzwerke jedoch auf V- ?? Ich hätte es andersherum
erwartet.
3. Deinen ausgewählten OPV gibt's m.E. nur im "Doppelpack", wobei jeder
der beiden eine Ruhestromaufnahme von typ. 3,6mA hat. Das sind dann
schon mal 7,2mA anstatt <<4,5mA in Ruhe....
Michael M. schrieb:> 4,5mA in Ruhe
Ich denke, die Stromaufnahme kann man ruhig erst mal weglassen! Ist
sicher einer der letzten Parameter, an die man rangeht!! Aber der TO
sollte sich wieder äußern...
Gruß Rainer
Servus Michael,
habe die Schaltung in einer ähnlichen Form zum laufen bekommen.
zu deiner ersten Frage:
Ein Osszillator benötigt zwei Bedingung:
1. Der Oszillator braucht zu beginn eine Versträkung größer als 1.
2. Durch eine nichtlinearität (Amplitudenregelung) stellt sich die
Verstärkung auf eins ein und sollte in dem Fall auch keine
Phasenverschiebung vorhanden sein. (Barkhausen Kriterium)
Bei meinem oben gezeigten Bild wird das Barkhausen Kriterium
eingehalten. Wenn du dir den RC-Rückkopplungspfad genauer anschaust,
kannst du erkennen dass nur eine Verstärkung von 2 benötigt wird. In
einem Paper hatte ich gelesen dass dadurch weniger rauschen und
geringere verzerrungen auftreten sollen. Letzendlich habe ich mich
allerdings dagegen entschieden, weil es in der Praxis einfacher ist die
selben Werte zu verwenden.
2. Frage:
Die Versorgung des OPs ist funktioniert einwandfrei. Es handelt sich
dabei um eine Single Supply Versorgung. Einige OPs können sowohl mit
einer bidirektionale Spannungsquelle versorgt werden, als auch im Single
Supply betrieben werden. Schau mal ins Datenblatt von dem OP.
3. Frage:
Das ist nicht richtig! Es gibt diesen OP sehr wohl einzelnd zu kaufen.
Hallo, das du etwas ans Laufen bekommen hast, will ich nicht bestreiten.
Aber...
auch ohne 4,5mA...Wenn du mit V=2 eine Schwingung bekommst, dann hast du
ganz sicher parasitären Blödsinn in deiner Schaltung! Du brauchst
definitiv eine Verstärkung von 3 um die Verluste des Filters
auszugleichen. Und eine saubere Amplitudenregelung! Hast du denn mal
gemessen, was dein Sinus "bringt"??? THD und THD+Noise? Oder bist du
damit zufrieden, dass was "rauskommt" (wie schon Helmut K. so schön
formulierte) Ich frage deshalb, weil meine eigenen Simulationen eher
schlecht bleiben und reale Messungen sind noch schlechter. Ein wirklich
guter Sinusgenerator ist eben kein "Breadboard-Projekt" :-)
Gruß Rainer
Bernd schrieb:> Moritz S. schrieb:>> Die Schwinung hat einen THD von>> 0,0286% (-70,871 dB).>>> Der Stromverbrauch liegt jetzt bei 3,858mA, im Eingeschwungenen Zustand>> und einer Amplitude von 2,4 V.> Warum gibst Du die Amplitude nicht auch mit 4 Nachkommastellen an?
Die Angabe von -70,871 dB ist natürlich "gewagt". In der Praxis würde
man angeben "-70,9 dB" und auch das wäre schon wenig konservativ.
In der Praxis (Steckbrett) könnte man dann -65 .. -75 dB messen und
sollte froh sein, auf diesen Wert zu kommen.
> Damit bin ich einigermaßen zufrieden.
Wenn das in der Praxis herauskommt, sollte man schon SEHR zufrieden
sein!
Theorie (Simulation) vs. Praxis (Steckbrett)!
Moritz (Gast) schrieb:
>2. Frage:>Die Versorgung des OPs ist funktioniert einwandfrei. Es handelt sich>dabei um eine Single Supply Versorgung. Einige OPs können sowohl mit>einer bidirektionale Spannungsquelle versorgt werden, als auch im Single>Supply betrieben werden. Schau mal ins Datenblatt von dem OP.
Das (beides) kann jeder 0815-OPV, wie auch bessere OPVs.
Mohandes H. schrieb:> In der Praxis (Steckbrett) könnte man dann -65 .. -75 dB messen und> sollte froh sein, auf diesen Wert zu kommen.
Ganz sicher! Aber der TO hat sich wohl verabschiedet...
Gruß Rainer
Durch Zufall sehe ich das Thema wieder (nach 2 Monaten)...
Moritz schrieb:> habe die Schaltung in einer ähnlichen Form zum laufen bekommen.
Ich staune !!
> Bei meinem oben gezeigten Bild wird das Barkhausen Kriterium> eingehalten.
Ich zweifle...
EIne Wienbrücke schwingt nur mit v>=3 an. Das gibt (zumindest) dein
Schaltbild nicht her. Ob du im praktischen Aufbau exakt die gleichen
Verhältnisse (= Schaltbild) vorliegen hast, kann ich nicht sagen (da wir
kein Fernsehen haben).
> Die Versorgung des OPs ist funktioniert einwandfrei. Es handelt sich> dabei um eine Single Supply Versorgung.
Genau da liegt einer der Hunde begraben. Dein Schaltbild zeigt -100%
sicher- jedenfalls eine duale Versorgung, nämlich V-, Gnd und V+ aus dem
xxx4901 kommend.
Wie wär's: Vielleicht klärst du das mal....? ;-)
> Das ist nicht richtig! Es gibt diesen OP sehr wohl einzelnd zu kaufen.
Von mir aus gerne... Ich werde dem jetzt nicht nachgehen. :-)
Michael
Bin jetzt mal pessimistisch...wir hören vom TO nie wieder was...
Gruß Rainer
Dabei ist es doch mehr als interessant, einen "guten" Sinusgenerator
aufzubauen. Aber sowohl die guten Ansätze, wie auch die schlechteren
lösen sich in Luft auf. Ist es denn immer noch so ein großes
Geheimnis???
Bin echt gefrustet (falls das gesagt werden darf...)
Gruß Rainer
> 3. Deinen ausgewählten OPV gibt's m.E. nur im "Doppelpack" ...Moritz schrieb:> 3. Frage:> Das ist nicht richtig! Es gibt diesen OP sehr wohl einzelnd zu kaufen.
Tja, Dual-OP oder kann man nur 2 davon kaufen ;-)
> Die Versorgung des OPs ist funktioniert einwandfrei. Es handelt sich dabei um> eine Single Supply Versorgung. Einige OPs können sowohl mit einer> bidirektionale Spannungsquelle versorgt werden, als auch im> Single Supply betrieben werden.
Bei so einem Hinweis glaube ich es auch nicht, daß der TO seinen
Generator so oder "in ähnlicher Form" zum Laufen gebracht hat.
> Genau da liegt einer der Hunde begraben.
Da sind mehrere begraben ...
Zum Testem von IEPE- Signalkonditionierern braucht es dann erstmal eine
Schaltung, die mit dem eingeprägten Konstantstrom zurecht kommt ohne zu
Verzerren. Es sein denn, es werden nur Geräte mit abschaltbarer
Stromquelle getestet.
Setzen wir mal eine Messtechnik vorraus, die >100db linear ist, dann
würde ich es mit einer Soundkarte (AWG) mit Verstärker, IEPE-Simulation
und Vorverzerrung versuchen.
Soein Aufbau könnte dann auch weitere Parameter des DUT messen.
Jim Williams von linear (jetzt AD) hat kurz von seinem Tod noch an
klirrarmen Sinusgeneratoren gearbeitet. Um die Güte des Sinus zu messen
braucht's einen noch besseren Sinus :) Maßstab ist wohl immer noch
AudioPrecision ;). Die APnotes sind eine gute Quelle.
Da weiter oben die Linearität von Piezosensoren angezweifelt wurde: Gute
Quarz-Beschleunigungssensoren (z.B. der Sorte Endevco Type 2270) können
über 8 Dekaden linear sein.. drüber und drunter wird es dann schwer zu
messen(reproduzierbarer Anregung, Rauschen, ..) :) BTDT.
Gruß Henrik
Henrik V. schrieb:> Zum Testem von IEPE- Signalkonditionierern braucht es dann erstmal eine> Schaltung,.....
.... die auch schulmäßig und ordentlich funktioniert. ^^
Es geht doch erst einmal darum, die grundlegenden Fehler
a) in der "Simulation"
b) im realen Schaltungsaufbau
zu (erkennen) und beseitigen, BEVOR man sich um Klirrfaktoren und/oder
Reinheit des erzeugten Signal unterhält.
Ich hatte bereits hier die Simulation angezweifelt:
Michael M. schrieb:> Dein Verstärker gibt jedoch nur eine Verstärkung von> v = R4/R5 + 1 = ca. 2 her.> Der simulierter Oszillator wird also nie richtig anschwingen. ^^>> WAS hast du da simuliert? Das Eigen-Rauschen der Brücke samt OPV?
Nun behauptet der Themenersteller in seinem letzten Beitrag
Beitrag "Re: low distortion Sinus Generator mit 4.5mA" ,
er hätte eine >einfache< Sp.-Versorgung für den OPV, was jedoch gemäß
seinem Schaltbild absolut nicht nachzuvollziehen und unrichtig ist.
ES kann nur so sein, dass das präsentierte Schaltbild und der uns
unbekannte Probeaufbau (vermutlich deutlich) voneinander abweichen.
Wenn das alles geklärt und richtiggestellt ist, sehen wir weiter.. ;-)
Außerdem ist ein Sinusgenerator der besseren Klasse schon eine
Herausforderung, wie ich selbst in einigen Versuchen erfahren durfte.
Michael
Henrik V. schrieb:> Jim Williams von linear (jetzt AD) hat kurz von seinem Tod noch an> klirrarmen Sinusgeneratoren gearbeitet. Um die Güte des Sinus zu messen> brau
Ja. Die Herren Hewlett und Packard bauten als erstes Produkt einen
klirrarmen Generator, die Uni-Abschlussarbeit von Hewlett. Im feedback
arbeitete eine Glühbirne, das war die Idee.
Jim Williams hat diesen Generator mit modernen Bauelementen nachgebaut.
Er kommt auf einen Klirfaktor von 3ppm, was immer das heißen mag.
Das Buch heißt 'Analog circuit design' und ist bei Google teilweise zu
sehen. Der Artikel lautet 'Max Wien, Mr. Hewlett and a rainy sunday
afternoon'.
Lehrreich und amüsant.
Cheers
Detlef
Detlef _. schrieb:> Er kommt auf einen Klirfaktor von 3ppm, was immer das heißen mag.
3 ppm sind 0,003 Promille oder 0,0003 %. Oder -110 dBc (auf Spannung
bezogen).
Soul E. schrieb:> Detlef _. schrieb:>>> Er kommt auf einen Klirfaktor von 3ppm, was immer das heißen mag.>> 3 ppm sind 0,003 Promille oder 0,0003 %. Oder -110 dBc (auf Spannung> bezogen).
Yo. Oder -55dB auf Leistung bezogen. Genau das war die Frage.
Cheers
Detlef
Moritz schrieb:> sobald ich etwas Zeit habe, werde ich mir die Mühe machen meine> Ergebnisse umfangreich darzustellen.
Ja, das wäre super! Weil, das Problem ist interessant und alles anders
als trivial.
Punkt 1:
die Versorgung ist ja nach Schaltbild unipolar. Der TPS7A4901 erzeugt
aus den 23 V eine bipolare Spannung, welche aber nur als Hilfs- bzw
Referenz verwendet wird.
Punkt 2:
Die 23 V Versorgung werde durch den CMJ4500 strombegrenzt auf 4,5 mA.
Ist das tatsächlich notwendig? Wenn ich das richtig verstehe, läßt der
IEPE-Standard auch Stöme von bis zu 20 mA zu.
Einen sehr guten Sinus-Oszillator zu bauen ist nicht trivial, da macht
es jede weitere Einschränkung noch schwerer.
Punkt 3:
Schleifenverstärkung Wien-Generator >3 dB. In der Beschaltung des OP
sind es max. 2 dB ==> ?
Punkt 4:
Die wichtigsten Kenndaten des Oszillarors würde ich noch mal auflisten:
Rauschen, Klirrfaktor, Amplituden- & Frequenzgang über Zeit und
Temperatur.
Das sid soo ein Punkte, die mir gerade ins Auge springen.
...warte auch gespannt und wie gesagt, die 4,5mA sind im Hinblick auf
die anderen Daten erst mal nebensächlich...soll heissen, wenn der
Oszillator wirklich gut ist, dann kann man an die Stromaufnahme denken.
Gruß Rainer
Detlef _. schrieb:> Das Buch heißt 'Analog circuit design' und ist bei Google teilweise zu> sehen. Der Artikel lautet 'Max Wien, Mr. Hewlett and a rainy sunday> afternoon'.
Den Artikel gibt es z.B. hier
www.introni.it/pdf/Williams 07 - Book Chapters.pdf
Was ich nicht verstehe: Die Schaltung soll vom IEPE-Messaufnehmer mit
23V 4mA versorgt werden. Gute IEPE Messaufnehmer/Signalkonditionierer
geben dann eine Fehlermeldung raus.
Du sagt du willst den Sensor mit einem Signal speisen um ihn zu
prüfen...
Soll dabei auch gemessen werden? Mit dem IEPE-Messaufnehmer? Der
erwartet etwa 12V Bias +- Signal, soll aber gleichzeitig die 23V
liefern?
Wenn das schon eine Kiste mit Knöpsche zum drehen werden soll, spendier
ihr eine eigne Spannungsversorgung.
