Ein TIA
(https://www.mikrocontroller.net/articles/Lichtsensor_/_Helligkeitssensor#Konstantstromquelle_mit_Transimpedanzverst.C3.A4rker)
wird durch die Schaltflanken eines ATtiny85 gestört, auch ohne Last.
Beides mit 5V aus Labornetzteil versorgt.
Der Ausgang des TIA geht an einen ADC vom Mikrocontroller und wird ca.
20 us nach Flanke gemessen.
Die Störung äußert sich als "Nadelimpuls" am TIA Ausgang.
Die Größe und das Auftreten des Impulses sind abhängig vom einfallenden
Licht (mehr Licht -> Störung tritt früher auf, noch mehr Licht ->
Störung verschwindet, nur leichte Überschwinger).
Anbei eine "gemittelte" Aufnahme mit variablem Lichteinfall.
Beide ICs (Mikrocontroller und OPV) sind mit 100 nF versehen, allerdings
ist das ein Aufbau auf Steckbrett und manche Leitungen sind ein paar cm
lang.
Es macht keinen Unterschied, wenn der Ausgang des TIA nicht mit dem
Mikrocontroller verbunden ist.
Die Störungen kommen wohl über die Versorgungsspannung in den Tia.
Wie kann man das verhindern? Separate Regler? PI-Filter?
Getrennte 5V reduzieren das Problem etwas. Dann bleibt noch GND als
Übeltäter.
Hatschi Puh schrieb:> allerdings> ist das ein Aufbau auf Steckbrett und manche Leitungen sind ein paar cm> lang.Hatschi Puh schrieb:> Es macht keinen Unterschied, wenn der Ausgang des TIA nicht mit dem> Mikrocontroller verbunden ist.> Die Störungen kommen wohl über die Versorgungsspannung in den Tia.> Wie kann man das verhindern? Separate Regler? PI-Filter?> Getrennte 5V reduzieren das Problem etwas. Dann bleibt noch GND als> Übeltäter.
Hinzu kommmt noch, ein LM358D ist nicht gerade ein optimaler
Transimpedanzverstärker. PSR max 100 dB.
Welche Frequenz haben denn die Spikes vom Tiny? Der Tiny ist doch sicher
auch geblockt!? Dann sendet der Tiny selber mit seinen "Antennen". Und,
ist der Tiny auch auf einem Steckbrett?
Der LM358D ist doch ein Doppel - OPV. Was macht der andere OPV? Schwimmt
er?
So, nun haben wir so ziemlich alle Kandidaten aufgezeigt.
Bei so etwas sollte man immer ein Bild vom Aufbau mitliefern.
Das Interessante ist doch immer wieder, wollte man so etwas bauen, dann
bekommt man es nicht hin.
mfg klaus
Oh ja: Bandbreite / Licht ist cyan, also 3,5 kHz Rechteck.
Blau ist 5V Vcc AC-gekoppelt, leider in der Aufnahme ungenügend
verstärkt dargestellt. Man sieht aber auch dort die Flanken.
TIA ist wie im o.g. Artikel aufgebaut: 1,x MOhm Widerstand und ein
verdrillter Draht als Kondensator, in der Hoffnung, die Störungen etwas
zu bekämpfen. Auf Breadboard wohl eher unnötig.
OPV ist ein LMC6032 (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lmc6032.pdf,
offenbar ein "besserer" TLC272 - siehe auch
https://www.mikrocontroller.net/articles/Standardbauelemente#Operationsverst.C3.A4rker):
- Ultra Low Input Bias Current: 40fA
- Input Common-mode Range Includes V−
- Input Offset Current: 0.01 pA (100 max)
Aber das Lichtsignal nutze ich ja für den Test gar nicht - sobald wenig
Licht (Taschenlampe) auf die Fotodiode fällt, kommen die Störungen
durch. Bei etwas Lichteinfall verschwinden sie (siehe Anhang). Also bei
Eingang gegen Null treten sie auf.
Mittlerweile habe ich etwas umgebaut und die Drähte kürzer gemacht,
sowie den zweiten OPV im Gehäuse als "Buffer" mit zweifacher Verstärkung
hinterhergeschaltet - macht keinen Unterschied.
Klaus R. schrieb:> PSR max 100 dB.
Dann ist meiner ja noch schlechter. Aber 60 dB wären 1mV/V (?), bei den
Störungen auf VCC von 100 mV also 100 uV?
Beides auf Steckbrett, beides geblockt.
Die Spikes sind die Flanken des unbelasteten Ausgangs (in beiden Bildern
cyan)
Ich kann nachher nochmal die Spannungen genauer mit dem Oszi anschauen.
Hatschi Puh schrieb:> Die Spikes sind die Flanken des unbelasteten Ausgangs (in beiden Bildern> cyan)
Ich dachte Du sprichst im ersten Bild von Kanal 1, gelb. Das sehe ich
jede Menge Spikes. Das Sinal 2 solltest Du noch besser auflösen. Wenn da
Spikes sind, dann sind sie kaum sichtbar.
Ich würde sagen, das Signal vom Kanal 1 stört das Signal vom Kanal 2.
Dein Oszi kann das doch sicher besser darstellen.
mfg Klaus
Hatschi Puh schrieb:> Oh ja: Bandbreite / Licht ist cyan, also 3,5 kHz Rechteck.
Da das Oszi sicherlich kein Licht erkennen kann, wirst Du sicherlich das
Signal irgendwo in Deiner Schaltung abgreifen. Nur wo?
Und wo kommen die 3kHz her?
Wo hast Du die Tastkopfmasse angeklemmt, und wie?
Am besten, Du zeigst mal ein Foto vom Aufbau, so daß man wenigstens den
Aufbau sieht, und auch die Anschlüüsse von Versorgung und Meßklemmen.
> TIA ist wie im o.g. Artikel aufgebaut: 1,x MOhm Widerstand und ein> verdrillter Draht als Kondensator, in der Hoffnung, die Störungen etwas> zu bekämpfen. Auf Breadboard wohl eher unnötig.
Ich ahne schon - paar cm verdrillt. Tolle Antenne ...
> OPV ist ein LMC6032 (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lmc6032.pdf,> offenbar ein "besserer" TLC272 - siehe auch> https://www.mikrocontroller.net/articles/Standardbauelemente#Operationsverst.C3.A4rker):
> - Ultra Low Input Bias Current: 40fA> - Input Common-mode Range Includes V−> - Input Offset Current: 0.01 pA (100 max)
Ja, und super langsam. Da dürfte die Betriebspsannungsunterdrückung
schon mal nicht besonders sein für höhere Frequenzen.
Grundsätzlich sollte der TIA möglichs klein und eng gebaut werden,
Abblock-Cs ganz nahe am OPV, und die Massen der TIA-Schaltung inkl.
Abblock-Ca + PD dahinführen. Und die Betriebsspannungen würde ich über
einen RC-Tiefpaß zum OPV führen, z.B. 1k+100nF oder so, und vorm Tiefpaß
10µF||100nF.
Es hat sich auch immer wieder gezeigt, daß ein Abschirmen des gesammten
TIA richtig gute Entstörung bietet, vor allem bei höherer Verstärkung.
Breadboard ist Mist dagegen, weil alles breit und lang ist, und nix
gerschirmt.
Klaus R. schrieb:> Ich dachte Du sprichst im ersten Bild von Kanal 1, gelb. Das sehe ich> jede Menge Spikes. Das Sinal 2 solltest Du noch besser auflösen. Wenn da> Spikes sind, dann sind sie kaum sichtbar.
Mißverständnis.
"1, gelb" zeigt die Störungen bei unterschiedlicher Beleuchtung mit 1
Sekunde Nachleuchten.
2 das Rechteck des unbelasteten Ausgangs
Jens G. schrieb:> Ich ahne schon - paar cm verdrillt. Tolle Antenne ...
Ja, ich hatte nichts passendes.
Die Störungen waren aber vorher schon da und sind nicht stärker
geworden.
Jens G. schrieb:> Grundsätzlich sollte der TIA möglichs klein und eng gebaut werden,> Abblock-Cs ganz nahe am OPV, und die Massen der TIA-Schaltung inkl.> Abblock-Ca + PD dahinführen. Und die Betriebsspannungen würde ich über> einen RC-Tiefpaß zum OPV führen, z.B. 1k+100nF oder so, und vorm Tiefpaß> 10µF||100nF.> Es hat sich auch immer wieder gezeigt, daß ein Abschirmen des gesammten> TIA richtig gute Entstörung bietet, vor allem bei höherer Verstärkung.> Breadboard ist Mist dagegen, weil alles breit und lang ist, und nix> gerschirmt.
Ja, Treffer.
Es sah synchron zu meinem Signal aus, ich bin nicht auf die Idee
gekommen, mal etwas "rauszuzoomen" :-(
Ich werde den TIA separat auf einer Platine aufbauen und hoffe, dass ich
ohne Dose auskomme.
Vielen Dank für die Hinweise!
Ich habe es nochmal kompakt in Basismaterial geritzt (Masse unter dem
SMD-IC).
100nF und 10 uF für die Versorgung
1 MOhm, 22 pF für den TIA
zweite Stufe mit 100kOhm Trimmer.
Netzstörungen sind auch ohne Abschirmung weg.
Die Schaltflanken kommen noch durch den TIA durch, nach der zweiten
Stufe sind sie nicht mehr der Rede wert.
22 pF sind wohl etwas zu viel, aber ohne gab es Schwingungen.
tia.png
(30 KB)
