Announcement: there is an English version of this forum on Hallo zusammen Ich möchte gerene sehr geringe Spannungen (nV...uV) messen (AD Wandeln). Ich habe gesehen, dass es einige 32bit ADCs gibt (?!?), und dazugehörige china module mit einer Step Down spannungsversorgung für den ADC (!) :P. Nun eigentlich bin ich auf der suche nach einem kleinen SPI Modul welches sich diesem Problem vernünftig annimmt. Mit oder ohne Vorverstärkung. Bevorzugt kleine Spannung gegenüber GND (nicht zwingend +/- ebenfalls möglich), AA Filter. Offset kann eingemessen und anschliessend digital kompensiert werden. Signal max 10kHz Bandbreite. Kennt jemand eine passende Lösung?
Ein fertiges Modul wirds wohl eventuell nicht geben. Da spielen sehr viele Sachen rein. Rauschen, Crosstalk, Masseführung, Störungen,...
FPGA schrieb im Beitrag #6598571: > Ich möchte gerene sehr geringe Spannungen (nV...uV) messen (AD Wandeln). Das ist VIEL zu allgemein formuliert. Bedenke einmal die Rauschspannung. Wenn ich mich recht erinnere, dann rauscht jeder Widerstand bei Raumtemperatur mit etwa -174dBm/Hz. Das ist eine Rausch-LEISTUNG und je hochohmiger dein ganzer analoger Trakt ist, desto größer ist auch die Rauschspannung. Dito auch je größer deine Bandbreite, desto mehr Rauschen. Bevor du also mit solchen Fragen kommst, setze dir mal deine Randbedingungen: 1. wie groß ist der Innenwiderstand deiner Schaltung an der betreffenden Stelle, wo du messen willst 2. wie groß ist deine Bandbreite? W.S.
32 Bit ADC und Stromversorgung über Schaltwandler ist gelinde gesagt eine fragwürdige Kombination. Normale Bastler kommen mit 12 Bit so gerade eben noch klar. 16 Bit nutzt schon so gut keiner mehr. Aber wenn du es schaffst, von den 32 Bit mehr als die Hälfte wirklich zu nutzen (nicht als Zufallsgenerator), dann zolle ich dir meinen Respeckt indem ich dich zum Essen einlade (sobald Corona vorbei ist).
>es einige 32bit ADCs gibt Da purzeln halt erstmal nur 32bit Datenworte raus. Der ADS1262 bspw. packt bei kurzgeschlossenem Eingang und 2,5SPS, Sinc4 Filter angeblich 25 rauschfreie Bits.
Texas ADS1220 habe ich mal verwednet 24 bit mit interner Referenz. Aber ich sehe grad ist nur 2 kSPS also Faktor 5 langsamer als dus brauchst. Ich glaube der hatte von 0 bis 2,048 V 23 bit, ich meine das waren 62 nV pro bit, wobei das kommt mir etwas klein vor. Der IC hat mit SPI funktioniert eigentlich ziemlich einfach. Allerdings sind die 24 bit natürlich nur sauschwer zu realisieren, das muss schon alles stimmen, wie schon erwähnt wurde ist Rauschen und Crosstalk da ein Thema, also Leiterbahnenrouting und wie du schon erwähntest alle Spannungsversorgung muss linear und Rauscharm ausgelegt sein, sonst sieht du den Rippel ja irgendwie wieder auf deinen Nanonvolt, oder ud siehst die Nanovolt vor lauter Rippel nicht mehr, so war es meistens bei mir :D
Was soll's denn werden ? Mit der Frequenz gegen Null bekommst du das Problem der Thermospannungen und des Popcorn noise. Dann waehrend der Frequenzen im akustischen Bereiches kommen Vibrationen, welche in Komponenten spannungen induzieren. Deswegen sollte man sich vergewaertigen was man genau machen moechte.
FPGA schrieb im Beitrag #6598571: > Hallo zusammen > Ich möchte gerene sehr geringe Spannungen (nV...uV) messen (AD Wandeln). > Ich habe gesehen, dass es einige 32bit ADCs gibt (?!?), und dazugehörige > china module mit einer Step Down spannungsversorgung für den ADC (!) :P. 32 Bit sind 9.5 Stellen. Bist Du Dir im Klaren darüber, was anderswo für "nur" 8.5 Stellen für ein Aufwand getrieben wird? https://www.datatec.de/keysight-3458a-dmm Und selbst gebraucht und ohne Kalibrierung: ebay #383968214401 Das wäre übrigens ein ganz passables Gerät für Dein Vorhaben. fchk
Danke für die Antworten Nun ja da alles passen muss am liebsten ein modul. Nun die chinesen haben module auf ebay, aber eben china halt inkl schaltregler :P.... Nun die Auflösung muss in den tiefen bereich kommen. dies kann mittels hovhauflösendem adc oder vorverstärker +nideriger auflösender adc erfolgen. Anyway irgendwie habe ich das bauchgefühl: mit rein passiver vorschaltung und hochauflösend adc evtl intern amp kommts besser als mit extern precision opamp... Die quelle ist niederimpedant. Stromverbrauch egal. Bandbreite DC- 10kHZ
Stefan ⛄ F. schrieb: Hier ist ein interessanter Beitrag zum Thema: Beitrag "Re: Multicore embeddedsystem? Viele Fragen!"
Wozu werden diese 32 Bit ADCs eigentlich gebaut? Mir fällt nicht wirklich eine Anwendung ein bei der man die Auflösung benötigt, aber die Hersteller werden sowas ja nicht umsonst entwickeln. In den Datenblätter stehen meist Anwendungen wie "weigh scale, high resolution PLC, strain gauge digitizers" Der Begriff PLC sagt mir nichts und wozu man für eine Waage 32 Bit Auflösung haben möchte wird mir auch nicht so wirklich klar. Kann mich jemand erleuchten?
FPGA schrieb im Beitrag #6598660: > Bandbreite DC- 10kHZ ergibt bei 60 Ohm Quellimpedanz 100nV (Effektivwert) an Rauschen also fast 1 uVpp. Und das ohne Vorverstärker und ohne ADC. Gruß Anja
Der Klassiker für die Messung kleiner Spannungen stammt aus der Zeit vor der Elektronik - das Elektrometer, speziell das Kapillarelektrometer. https://de.wikipedia.org/wiki/Kapillarelektrometer Vielleicht besorgst Du dir ein solches, um damit eine ADC-Lösung zu vergleichen? -- Mal ein Rechenbeispiel, wieviel Elementarladungen darf die Differenz zwischen den Ladungen auf den Elektroden eines 1 nF Kondensators höchstens betragen, um eine Spannung von nicht mehr als einem 1nV zu erzeugen? C = Q/U -> Q = U*C = 1nV*1nF = 10^-18 Coulomb, also etwas mehr als sechs Elementarladungen. Ein nV -Messgerät kommt also in den Bereich eines Elektronendetektors, sehr anspruchsvoll. Gut möglich, das normale elektrostatische Aufladung das Ergebnis signifikant verfälscht. Schaltungstipps könnte man sich aus der Medizintechnik, speziell von der Elektroenzephalografie abschauen, da misst man im Bereich von 5 bis 100 µV. Wäre zumindest ein Anfang, wenn auch noch Größenordnungen von nV entfernt.
Anja schrieb: > FPGA schrieb: > >> Bandbreite DC- 10kHZ > > ergibt bei 60 Ohm Quellimpedanz 100nV (Effektivwert) an Rauschen also > fast 1 uVpp. Und das ohne Vorverstärker und ohne ADC. > Gruß Anja quellimpedanz ist im mOhm bereich
FPGA schrieb im Beitrag #6598571: > Kennt jemand eine passende Lösung? Dir über die Sinnhaftigkeit deiner Anforderungen klar werden. 2uV also 2000nV ist schon die Thermospannung zwischen Zinn und Kupfer an den Lötanschlüssen wenn die nur 1GradC Temperaturunterschied haben. Du brauchst eine Platine nur etwas zu biegen und die Anweichung wird grösser als 1uV. Nanovolt sind Rauschen, das Rauschen eines Stücks Kupferleiterbahn. Wenn du nicht gerade Physiker am CERN bist, bist du von solchen Messergebnissen so weit weg wie die Erde vom Mars.
Und jetzt erzähl aber nicht, dass du über einem Shunt im mOhm-Bereich eine Spannung im uV oder gar nV-Bereich messen möchtest... Gruß Rainer
FPGA schrieb im Beitrag #6598571: > Nun eigentlich bin ich auf der suche nach einem kleinen SPI Modul > welches sich diesem Problem vernünftig annimmt. Gelinde gesagt: Vergiss es! Ein "Modul" gibt es, in Form eines 3458A zwar mit GPIB statt SPI aber was solls. Und selbst damit, wenn man nicht genau weiß was man will bekommt man selbst aus der Kiste nur 4-5 stelle heraus. Man kann sich die schönste Schaltung/Messgerät sehr einfach mit dem Aufbau versauen. Die Rauschspanung ist sqrt(4*k*T*B*R) k..Boltzmann T..Raumtemperatur in K zB. 298 B..Bandbreite also 10kHz R..Widerstand @50R 90nV @1M 12.83uV Die Frage ist eher was genau du erreichen möchtest, es ist schon ein Unterschied ob du Absolutwerte brauchst, oder ob eine statistische Messung ausreicht. Und natürlich auch, ob das ganze genau eine spezielle Messung, oder gleich einen riesigen Dynamikbereich abdecken soll. MilliNoise schrieb: > Wozu werden diese 32 Bit ADCs eigentlich gebaut? Nun es gibt schon ein paar Anwendungen die hohe Auflösungen erfordern, eben Seismographen oder Detektoren in Gaschromatographen oder Analysewaagen usw. In "The art of electronics" Ausgabe 3 wird das Frontend eines 34420A besprochen. Generell kann ich das Buch sehr empfehlen, vorallem da die zwei Autoren selber aus dem "Instrumentierungs-Business" kommen :) Ich bin mir aber durchaus sicher, dass man einiges erreichen kann wenn man sorgfältig plant und sich etwas limitiert zB. in puncto Dynamik. mfg
Rainer V. schrieb: > Und jetzt erzähl aber nicht, dass du über einem Shunt im > mOhm-Bereich eine Spannung im uV oder gar nV-Bereich messen möchtest... > Gruß Rainer Doch sage ich nun shunt ist gar im uOhm bereich. Nun muss aber noch zum adc verbunden werden.
MaWin schrieb: > FPGA schrieb: > >> Kennt jemand eine passende Lösung? > > Dir über die Sinnhaftigkeit deiner Anforderungen klar werden. > 2uV also 2000nV ist schon die Thermospannung zwischen Zinn und Kupfer an > den Lötanschlüssen wenn die nur 1GradC Temperaturunterschied haben. > Du brauchst eine Platine nur etwas zu biegen und die Anweichung wird > grösser als 1uV. > Nanovolt sind Rauschen, das Rauschen eines Stücks Kupferleiterbahn. > Wenn du nicht gerade Physiker am CERN bist, bist du von solchen > Messergebnissen so weit weg wie die Erde vom Mars. offset kann digital kompensiert werden, thermisches gleichgewicht vorganden
FPGA schrieb im Beitrag #6598735: > Rainer V. schrieb: >> Und jetzt erzähl aber nicht, dass du über einem Shunt im >> mOhm-Bereich eine Spannung im uV oder gar nV-Bereich messen möchtest... >> Gruß Rainer > > Doch sage ich nun shunt ist gar im uOhm bereich. Nun muss aber noch zum > adc verbunden werden. Was ist das für eine Anwendung? Meistens, wenn man meint so etwas zu brauchen, liegt man falsch.
A. K. schrieb: > FPGA schrieb: > >> Rainer V. schrieb: >>> Und jetzt erzähl aber nicht, dass du über einem Shunt im >>> mOhm-Bereich eine Spannung im uV oder gar nV-Bereich messen möchtest... >>> Gruß Rainer >> >> Doch sage ich nun shunt ist gar im uOhm bereich. Nun muss aber noch zum >> adc verbunden werden. > > Was ist das für eine Anwendung? > Meistens, wenn man meint so etwas zu brauchen, liegt man falsch. Nun den tipp dass es mit einem grösseren shunt einfacher gehen würde benötige ich nicht, das weis ich selbst auch. Anwendungsbedingt ist es aber nicht möglich einen grösseren shunt einzusetzen. Hal sensor etc wäre eine alternative aber eigentlich ebenfalls nicht bevorzugt. Dir frage ist wie kann ein 32bit adc sinnvoll sein? sinnvoll eingesetzt werden? und was ist möglich?
FPGA schrieb im Beitrag #6598765: > Dir frage ist wie kann ein 32bit adc sinnvoll sein? sinnvoll eingesetzt > werden? Gar nicht. Punkt.
FPGA schrieb im Beitrag #6598735: > Doch sage ich nun shunt ist gar im uOhm bereich. Nun muss aber noch zum > adc verbunden werden. Das will jemand Strommessen, oder? Bitte solche Sachen im Eingangspost angeben, denn da gibt es schon Lösungen. Dafür gibt Verstärker-IC, z.B. bei Analog Devices. Die können das Signal so aufbereiten, dass man in einen normalen ADC hineinkann. Alternativ hat Analog auch 24-Bit-Signa-Delta-Wandler für genau solche Zwecke, z.B. für Smartmeter die auf Shunts basieren. Das hat seine eigenen Probleme, aber erleichtert die Sache ungemein, insbesonderes weil in den Datenblättern auch Hinweise zur Auslegung gegeben werden. Falls eine Strommessung gefragt ist: Bitte Eckdaten, da kann man etwas weiterhelfen.
Den hab ich schon mal benutzt: https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ade7912_7913.pdf Der Stromkanal hat 24Bit and +-25mV, was THEORETISCH eine Auflösung von 1,49nV ist. Allerdings erreicht man das natürlich nicht, und das IC hat diverse Eigenschaften wie einen gruseligen DC-Offset (der für Messungen am Stromnetz natürlich irrelevant ist), und die geforderte Bandbreite wird auch nicht erreicht. -->Hängt also extrem davon ab, was das Ziel ist.
FPGA schrieb im Beitrag #6598765: > Nun den tipp dass es mit einem grösseren shunt einfacher gehen würde > benötige ich nicht, das weis ich selbst auch. Anwendungsbedingt ist es > aber nicht möglich einen grösseren shunt einzusetzen. Hal sensor etc > wäre eine alternative aber eigentlich ebenfalls nicht bevorzugt. Troll. Du hsst nicht den Hauch einer Ahnung. Deine 'Anforderungen' sind Prinzessinnenwünsche.
MaWin schrieb: > Du hsst nicht den Hauch einer Ahnung. > > Deine 'Anforderungen' sind Prinzessinnenwünsche. https://www.youtube.com/watch?v=mXgtGPbP_5M
FPGA schrieb im Beitrag #6598765: > Dir frage ist wie kann ein 32bit adc sinnvoll sein? sinnvoll eingesetzt > werden? und was ist möglich? Vielleicht sieht ja einer einen Sinn dahinter dass man statt, "der Rauschanteil durch den Aufbau liegt bei +/- 1%" nach Wechsel auf einen 32bit ADC sagen kann "der Rauschanteil durch den Aufbau liegt bei +/- 1,00001%".
>> Dir frage ist wie kann ein 32bit adc sinnvoll sein? sinnvoll eingesetzt >> werden? >Gar nicht. Punkt. Auflösung != Genauigkeit. Im Audiobereich interessiert die Genauigkeit z.B. gar nicht groß, sondern da zählt nur Auflösung (Dynamik). Ob da jetzt 32 bit von 24 bit von 16 bit unterscheiden kannst (gleiche Bandbreite vorrausgesetzt). Who knows...
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Stefan ⛄ F. schrieb: > Gar nicht. Punkt. Auf diese Aussage hat die Welt gewartet, haben diesen Deppen von TI tatsächlich Millionen falsch investiert, hätten wohl vorher dich fragen sollen. "Strong opinion" ist in den USA übrigens eher nicht gern gesehen.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Gar nicht. Punkt. Ach, sieh es von der heiteren Seite. Viele Themeneröffner machen es so, daß sie sich etwas Generelles ausdenken und dabei die Probleme der realen Welt dadurch beseitigen, indem sie diese einfach weg-abstrahieren. Und siehe da: schon ist das Problem auf dem papier gelöst. Wenn es ein 32 Bit ADC nicht schafft, nehmen wir eben einen 64 Bit ADC oder besser noch den 128 Bit ADC. Fertig ist die Laube. Du kennst sicherlich die Lösung des Problems: "wie fängt man einen Löwen in der Wüste?" Ganz einfach: man teilt die Wüste in 2 Teile. Den Teil, wo der Löwe nicht drin ist, läßt man weg. Dann wiederholt man das Ganze so oft, bis der Löwe nur noch Platz für seine 4 Pfoten hat und sich nicht mehr rühren kann. Siehste? W.S.
FPGA schrieb im Beitrag #6598735: > Doch sage ich nun shunt ist gar im uOhm bereich. Nun muss aber noch zum > adc verbunden werden. Junge junge, da bin ich jetzt aber erleichtert! Und zum ADC reichen in der Regel 2 Leitungen, das wirste schaffen :-) Gruß Rainer
Kastanie mit Arsenglasur schrieb: > "Strong opinion" ist in den USA übrigens eher nicht gern gesehen. Hmmm, genau! So erklärt sich auch das Ergebnis der Präsidentschaftswahl von 2016.
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W.S. schrieb: > Du kennst sicherlich die Lösung des Problems: "wie fängt man einen Löwen > in der Wüste?" Kannte ich noch nicht, nur den: Wie rettet man sich vor dem Löwen? Indem man mit jemandem läuft, der noch langsamer ist als ich. Den wird sich der Löwe schnappen.
W.S. schrieb: > Ganz einfach: man teilt die Wüste in 2 Teile. Den Teil, wo der Löwe > nicht drin ist, läßt man weg. Dann wiederholt man das Ganze so oft, bis > der Löwe nur noch Platz für seine 4 Pfoten hat und sich nicht mehr > rühren kann. Siehste? Es ist aber schon bekannt, dass die Fragestellung in der Form recht häufig auftritt? Nämlich beispielsweise bei den erwähnten Smartmetern und dort konkret bei der Strommessung (wie vom TE gewünscht). Dort muss die LED-Lampe mit 2W ebenso korrekt erfasst werden wie das E-Auto mit 22kW. Und das verlangt eben einen hohen Dynamikbereich. Darum sind Auflösungen von 24Bit durchaus gängig, und spezialisierte ADC mit Lösungen für Shunts sind vorhanden (ich habe oben einen genannt). Der ist mitnichten teure Spezialtechnik, sondern kostet unter 10€. Man kann nicht real existierende und in jedem Haushalt vorkommende Bauteile einfach als "technischen Unsinn" klassifizieren.
>Der ist mitnichten teure Spezialtechnik, sondern kostet unter 10€.
Dann dürfte es ja ein leichtes sein, dem TO mal einen konkreten
Bauvorschlag zu machen.
W.S. schrieb: > man teilt die Wüste in 2 Teile. Den Teil, wo der Löwe > nicht drin ist, läßt man weg. Dazu man allerdings die Wüste durchkämmen. https://www.youtube.com/watch?v=g4OBUupicWg
MilliNoise schrieb: > wozu man für eine Waage 32 Bit Auflösung haben möchte wird mir > auch nicht so wirklich klar. Kann mich jemand erleuchten? Naja, ich möchte beim Schlachter eben auch nicht einen einzigen µCent zuviel bezahlen. :-)
Ach Leute echt jetzt? Danke an alle die was konstruktives geschrieben haben. Kommentare bez us presidentenwahl etc. gehören leider nicht dazu. Welche Spannung kann dann noch aufgelöst werden? 10uV, 1uV oder gar darunter? Das TI einen Sinnlosen 32Bit adc entwickelt finde ich auch fragwürdig.
FPGA schrieb im Beitrag #6599833: > Welche Spannung kann dann noch aufgelöst werden? 10uV, 1uV oder gar > darunter? Kommmt auf den Schaltungsaufwand an. Schau dir die technische Beschreibung der oben genannten Messgeräte an, die so viel wie ein Kleinwagen kosten. Das ist in etwas das Ende der Fahnenstange, hinter der es absurd wird.
FPGA schrieb im Beitrag #6599833: > Das TI einen Sinnlosen 32Bit adc entwickelt finde ich auch fragwürdig. Na dann schauen wir halt mal konkret hin. Auf der TI-Seite finde ich als 32Bit-ADC den ADS1262/ADS1263: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads1263.pdf?ts=1614191587948&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fdata-converters%252Fadc-circuit%252Fproducts.html Die liefern nominell 32 Bit. Aber eine entscheidende Frage ist, wie viele dieser Bits tatsächlich Information beinhalten und wie viele einfach nur rauschen. Ein Maß dafür ist die effektive Auflösung (ENOB). Die hängt von den konkreten Einstellungen der Umsetzung ab. Im allerbesten Fall erreicht sie bei den ADS126x zwischen 26-27 Bit. Das ist ein extrem guter Wert. Aber es bedeutet eben auch, dass selbst im besten Fall die unteren 5-6 Bit nur Rauschen beinhalten. (und bei weniger optimalen Einstellung gehen die ENOB bis auf 14 runter - mehr als die Hälfte der nominellen Bits zeigen dann nur Rauschen an). Die Zahl von 32 Bit kommt wohl aus der Breite der Register im digitalen Filter dieses ADCs. Da sind die niederwertigsten Bits wichtig, damit sich Rundungsfehler nicht zu stark aufaddieren. Bei der Ausgabe des digitalisierten Werts könnten sie aber auch ohne Informationsverlust weggelassen werden. Dann wären wir bei einem bestenfalls 26Bit ADC, und in dieser Gegend (um 24 Bit) gibt es tatsächlich einige ADC-Kandidaten für ernsthafte Anwendungen. Die 26-27 effektiven Bits erreicht der TI-ADC übrigens nur bei minimaler Signalverstärkung (ungünstig für deine kleinen Signale) und einer Sample-Rate unter 10 Samples/s (ungünstig für deine gewünschte Bandbreite). Weil der digitale Filter eben über sehr viele Überabtastungen mitteln muss um diese extreme Auflösung zu erreichen. Für deine gewünschte Bandbreite von 10kHz erreicht auch dieser 32Bit ADC effektiv nur noch 15 Bit Auflösung. (falls deine Schaltung optimal ist und nicht weitere Bits kostet). Das gibt dir vielleicht ein Gefühl dafür, was technisch tatsächlich möglich ist.
Danke Achim 24bit+ ohne vorverstärkung sind bereits ca 100-200nV, sehr gut, für meine anwendung mit wenigen S/s zu langsam. Meine frage noch: mit einigen kHz bandbreite bin ists grob vergleichbar zum Audiobereich. Existiert diesbezüglich etwas das evtl ca 1uV effektiv auflösen (20+bit) könnte. Oder wie würdest du es angehen wenn du ca 1uV Auflösung mit 10ksps abtasten möchtest? (evtl inkl. vorverstärkung). Oder bleibt bei allen ADC/vorverstärkungslösungen ca 15 bit das limit, und ist somit die spezifikation nicht mit vernünftigem Aufwand erreichbar?
32bit und 10kHz machen m.E. wenig Sinn; dabei gehen zu viele Bits im Rauschen unter. Ich schlage daher (maximal) 24bit Auflösung vor; die Bandbreite sollte auf das unbedingt notwendige (vielleicht reichen ja 2kHz oder 5kHz auch?) begrenzt werden, weil - wie bereits von anderen Diskussionsteilnehmern erwähnt - das Rauschen zwangsläufig mit der Bandbreite zunimmt. Die Bandbreite kann allerdings auch digital (durch eine Mittelwertbildung) begrenzt werden (dies wird von vielen ADCs bereits intern durchgeführt), wobei das Rauschen entsprechend abnimmt. Spontan schlage ich den ADC LTC2380-24 (https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/238024fa.pdf) von Linear Technology vor; dieser ADC hat eine Auflösung von 24bit bei 2MSps (bzw. einer Bandbreite von 1MHz) und verfügt über eine integrierte digitale Mittelwertbildung über N = 1-65536 Meßwerte sowie ein SPI-kompatibles Interface. Die sonstigen Daten (z.B. Linearität, Dynamikbereich etc.) sind erstklassig. Mit einer Referenzspannung von 5V entspricht 1LSB einer Spannung von 298 nV. Bei N = 1024 (Bandbreite 1kHz) wird das typische Rauschen mit 1,75 LSBrms, entsprechend 522nVrms, spezifiziert; bei N = 256 (Bandbreite 4kHz) ergibt sich rechnerich der doppelte Wert, also 3,5 LSBrms bzw. 1,043µVrms. Der Offset wird mit maximal 10ppm, entsprechend 50µV spezifiziert; die Offsetdrift beträgt typischerweise +/-7ppb/K bzw. +/-35nV/K. Um bei gegebener Bandbreite kleinere als die genannten Spannungen messen zu können, ist ein rauscharmer Vorverstärker, z.B. auf Basis des Operationsverstärker LT1028A, erforderlich. Bei einem typischen Spannungsrauschen von 0,85nV/sqrt(Hz) ergibt sich bei einer Bandbreite von 10kHz rechnerisch (d.h. ohne die Beiträge der passiven Komponenten) ein Gesamtrauschen von 85nVrms; nachteilig ist dabei die größere Offsetdrift des OPV von typisch +/-200nV/K. Falls keine Gleichspannungen gemessen werden müssen (also Bandbreite z.B. 50Hz-10kHz), kann anstelle des Vorverstärkers eventuell ein Übertrager (Breitband-Transformator) verwendet werden. P.S.: Zum Messen von hohen Strömen (größer als etwa 100A) ist ein Stromwandler mit Hall-Sensor vermutlich die bessere Lösung.
Sind das periodische Signale, die Du unterabtasten könntest? Dein Problem ist ja das Rauschen, und das bekommst Du nur runter, wenn Du mit der Bandbreite und damit der Abtastrate runtergehst. Ansonsten wird Dein Projekt eher ein Wunsch bleiben. fchk
FPGA schrieb im Beitrag #6600037: > Oder wie würdest du es angehen wenn du ca 1uV Auflösung mit 10ksps > abtasten möchtest? (evtl inkl. vorverstärkung). Wenn du dich UNBEDINGT 3mm außerhalb dessen bewegen musst, was für gängige Anwendungen wie Smartmeter von der Stange verfügbar ist ist, ist das möglich. Analog hat eine ganze Latte von passenden ADC, wie andere Hersteller auch. Hier gibts eine Liste: https://www.analog.com/en/parametricsearch/11007#/p7=24|32 Beispiel: https://www.analog.com/en/products/ad7765.html Das wäre ein Sigma-Delta-Wandler mit 24Bit >100kSPS, Kostenpunkt 11€. Aber da wirst du wohl einen Verstärker dranbauen müssen, denn der nimmt +-2,5V. Auch das ist kein Hexenwerk, Analog hat eine ganze Liste an differentiellen Verstärkern für sowas. Ich würde keinen Audio-Wandler verwenden, weil die keinen Eingang für eine Referenz haben. Die wird man zum Strommessen aber brauchen. Und ich an deiner Stelle würde erst noch mal suchen. Der genannte ADC kann die Anforderungen erfüllen, aber ideal ist er vielleicht nicht. Eventuell hat ein anderer Hersteller einen spzialisierten Strommess-ADC mit den nötigen Daten und integriertem Analog-Frontend für Shunts... Das mit den Modulen wird nix mit 24Bit, aber das hat man dir ja deutlich gesagt.
Was soll das eigentlich konkret werden? Zufallsgeneratoren kann man wohl auch einfacher bauen.
FPGA schrieb im Beitrag #6600037: > Oder bleibt bei allen ADC/vorverstärkungslösungen ca 15 bit das limit, > und ist somit die spezifikation nicht mit vernünftigem Aufwand > erreichbar? ich kenne zumindest keinen ADC der das von sich aus (ohne entsprechende Vorkonditionierung der Signal) schafft. Der auch genannte AD7765 läge nach meiner überschlägigen Rechnung bei einem Effektivwert des Rauschens von ca. 20µV. Ob sich durch den eingebauten Diffamp die Situation merklich verbessern ließe, sehe ich dem Datenblatt auf die Schnelle nicht an. Da ist Fleißarbeit gefragt, ebenso bei der Recherche nach besseren Lösungen. FPGA schrieb im Beitrag #6600037: > Oder wie würdest du es angehen wenn du ca 1uV Auflösung mit 10ksps > abtasten möchtest? (evtl inkl. vorverstärkung). Ich würde zuallererst mal meine Anforderungen in Frage stellen und klären, was wirklich nötig ist. Ich hoffe du hast Verständnis dafür, dass es nicht gut ankommt, wenn schwer oder gar nicht erreichbare Ansprüche gestellt werden, aber nicht begründet wird, wodurch diese zustande kommen sollen. Es wirkt wie die Wünsche von jemanden, der von der Materie nicht zu viel Ahnung hat, und halt einfach mal was fordert, von dem er nicht weiß, was es wirklich bedeutet. Oben fiel mal das Stichwort "Prinzessinnenwünsche", das passt imho ganz gut. Also, was von deinen Anforderungen sind wirklich Anforderungen und was nur unreflektierte Wünschträume? Brauchst du wirklich 10kHz Bandbreite? Oder musst du bei 10kHz messen, könntest aber auch mit einer geringeren Bandbreite messen? Wäre evtl. ein Lock-In Prinzip anwendbar (ein Standard-Weg, wenn man noch Signal aus dem Rauschen rausfischen will)? Wie groß muss die Dynamik deiner Messung sein? Welchen Wert hat das maximale Signale, bei dem du noch 1µV auflösen willst? Muss die Messung DC-genau sein oder kannst du evtl. AC-koppeln? Dann könntest du auf diesem Weg das 1/f-Rauschen vieler Komponenten vermeiden. Und der oben schon mal vorgeschlagene Breitband-Transformator zur Signalaufbereitung wäre ggf. eine Option. (Deine Quelle ist ja sehr niederohmig, dein ADC-Eingang eher hochohmig, da lässt sich mit entsprechendem Übersetzungsverhältnis was gewinnen). Am zielführendsten wäre wie so oft, du würdest deine eigentliche Messaufgabe schildern statt den von dir vermuteten Lösungsansatz.
Eventuell erlaubt die Aufgabe eine Umschaltung des Messbereichs, wie es jedes Multimeter kann.
>Welche Spannung kann dann noch aufgelöst werden? 10uV, 1uV oder gar
darunter?
Aufloesung ist nicht gleich Genauigkeit. Und dann gibt's noch
Technologien, um das Signal aus dem Rauschen zu holen.
So um zum Thema zurück zukommen, hier baut Herr Reps ein 8,5 digit multimeter vom CERN, damit sollte der Aufwand für Nanovolt Messungen klar werden. https://www.youtube.com/watch?v=D28uSzCs7-k https://ohwr.org/project/opt-adc-10k-32b-1cha/wikis/home
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Bearbeitet durch User
Ein wenig Lesestoff ohne Anspruch auf Vollständigkeit: https://de.tek.com/document/handbook/low-level-measurements-handbook AN280 von ADI. Arno
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