Hallo,
habe ein Verständnisproblem:
Beim INA828 (nur als Beispiel) ist die Eingangsimpedanz angegeben als:
* Differential impedance: 100 GOhm || 1 pF
* Common-mode impedance: 100 GOhm || 10 pF
Wie kann die Kapazität zwischen den beiden InAmp-Eingängen so viel
kleiner sein als die Gleichtakt-Kapazität? Wie ist die definiert?
Wenn ich mir im Chip drei Kapazitäten vorstelle: x pF zwischen beiden
Eingängen und zwei mal 10pF nach Masse, dann würde doch alleine schon
der Pfad über Masse 5 pF Kapazität zwischen den beiden Eingängen
ausmachen?
Tobias schrieb:> die Gleichtakt-Kapazität? Wie ist die definiert?
Gegen GND, wobei wechselspannungsmäßig Vcc=Vpp=Vss angenommen wird.
Tobias schrieb:> Wenn ich mir im Chip drei Kapazitäten vorstelle: x pF zwischen beiden> Eingängen und zwei mal 10pF nach Masse, dann würde doch alleine schon> der Pfad über Masse 5 pF Kapazität zwischen den beiden Eingängen> ausmachen?
Diese Kopplung der beiden Eingänge über GND ist irrelevant, weil ein
Signal, das auf GND ankommt, schlicht kurzgeschlossen und "verschwunden"
ist. Es kann also nicht wieder irgendwo anders hinkoppeln. Deshalb ist
dieser "zweite" theoretische Koppelweg über dan "anderen" theoretischen
Kondensator irrelevant.
Tobias schrieb:> Wie kann die Kapazität zwischen den beiden InAmp-Eingängen so viel> kleiner sein als die Gleichtakt-Kapazität?
Mittels Abschirmung zwischen den beiden Anschlüssen. Hat man bei Röhren
schon so gemacht. Dort allerdings um die Kapazität zwischen Eingang und
Ausgang zu reduzieren. z.B. bei der EF80: C_a-g1 < 0,007pF
Es ist wohl irgendwie Definitionssache. Der Messaufbau für die
Spezifikation der Eingangsimpedanz wäre interessant.
Weil wir sind uns doch vermutlich einig, dass in der angehängten
Schaltung die (z.B. batteriebetriebene) Signalquelle eine
InAmp-Eingangskapazität von 5 pF sieht?
Wenn ich die beiden 1G Widerstände auf 1R reduziere, dann ändert das
nichts an der Eingangsimpedanz.
Tobias schrieb:> Weil wir sind uns doch vermutlich einig, dass in der angehängten> Schaltung die (z.B. batteriebetriebene) Signalquelle eine> InAmp-Eingangskapazität von 5 pF sieht?
Nein, denn der InAmp ist nicht korrekt modelliert.
Es fehlt die Kapazität C3 von 1pF zwischen In+ und In-.
Die Wirkwiderstände R1 und R2 gehören da auch nicht hin, sondern
allenfalls sind es (niederohmige) Verlustwiderstände in Reihe mit den
Kapazitäten.
Der Strom, den diese Signalquelle liefert, verläuft zum grössten Teil
durch die Kondensatoren C1 und C2 und nur zum kleinen Teil durch den
nicht eingezeichneten C3.
Weil die Verbindung von C1 und C2 an Masse liegt, liegen da genau
0,0000V.
Immer, bei jeder Frequenz und egal, was an sich an den
Eingangs-Anschlüssen tut.
Wenn diese Massenverbindung wirklich einwandfrei ist, koppelt da nichts
rüber.
Vielleicht wird es klarer, wenn du an die Anschlüsse des erwähnten
Verstärkers zwei lange Koaxkabel anlötest. Und deren Schirme
selbstverständlich mit Masse verbindest.
Dann hast du an jedem Eingang vllt 100pF gegen Masse, aber die
Koppelkapazität zwischen den beiden Kabeln beträgt immer noch nur 1pF,
die durch den Verstärker verursacht werden.
Die linke Seite der Schaltung soll die SignalQUELLE sein. Zum Beispiel
der Kopfhörerausgang eines Handys. Die beiden Widerstände sind da, weil
die Quelle in LTSpice irgendeinen Massebezug braucht.
Hp M. schrieb:> Wenn diese Massenverbindung wirklich einwandfrei ist, koppelt da nichts> rüber.
Signale die auf Masse bezogen sind, können nicht rüberkoppeln, weil sie
über Masse abfließen würden. In meinem Beispiel fließt da aber nichts
über Masse ab. Die Signalquelle sieht 5 pF Last. Sie erzeugt ein um GND
symmetrisches differentielles Signal, ganz ohne Common-mode-Anteil.
Daher dachte ich, müsste dafür die Datenblattangabe der "Differential
Impedance" gelten.
Die "Differential Impedance" bezieht sich vermutlich nicht auf ein
differentielles Eingangssignal, sondern nur auf das Überkoppeln eines
Single-Ended-Input-Signals von IN+ nach IN- (oder andersrum). Meine
Frage zur Definition ist halt, was mit dem Wort "Differential" genau
gemeint ist.
Hp M. schrieb:> Vielleicht wird es klarer, wenn du an die Anschlüsse des erwähnten> Verstärkers zwei lange Koaxkabel anlötest. Und deren Schirme> selbstverständlich mit Masse verbindest.> Dann hast du an jedem Eingang vllt 100pF gegen Masse, aber die> Koppelkapazität zwischen den beiden Kabeln beträgt immer noch nur 1pF,> die durch den Verstärker verursacht werden.
Du verwendest das Wort "Koppelkapazität". Mir geht es um eine
"Lastkapazität", also eine Eingangskapazität die eine hochohmige Quelle
so belasten kann, dass Amplitude und Phase verfälscht werden. Deine
beiden Koaxkabel an IN+ und IN- mit je 100 pF nach Masse würden eine
Last von 100 pF für jedes der beiden Single-Ended-Signale darstellen und
von 50 pF für ein differentielles Signal aus einer schwebenden
batteriebetriebenen Quelle.
Hp M. schrieb:> Dann hast du an jedem Eingang vllt 100pF gegen Masse, aber die> Koppelkapazität zwischen den beiden Kabeln beträgt immer noch nur 1pF,> die durch den Verstärker verursacht werden.
Differentiell kommen durch die zwei Kabel 50pF hinzu.
Tobias schrieb:> Weil wir sind uns doch vermutlich einig, dass in der angehängten> Schaltung die (z.B. batteriebetriebene) Signalquelle eine> InAmp-Eingangskapazität von 5 pF sieht?
Ja.
Oft ergeben in den Datenblättern die Angaben zur Gegen- und
Gleichtaktimpedanz keinen Sinn. Welche Überlegungen dahinter stehen und
wie die Werte ermittelt wurden kann nur der Hersteller preisgeben.
Hp M. schrieb:> Weil die Verbindung von C1 und C2 an Masse liegt, liegen da genau> 0,0000V.> Immer, bei jeder Frequenz und egal, was an sich an den> Eingangs-Anschlüssen tut.
An C1 und C2 liegt jeweils die halbe Eingangsspannung an.
Tobias schrieb:> Wenn ich die beiden 1G Widerstände auf 1R reduziere, dann ändert das> nichts an der Eingangsimpedanz.
Die Impedanz ändert sich schon, der kapazitive Anteil jedoch nicht.
Hp M. schrieb:> Mittels Abschirmung zwischen den beiden Anschlüssen. Hat man bei Röhren> schon so gemacht.
Wie funktioniert das? Wenn jeder Eingang eines Instrumentenverstärkers
z.B. 10pF nach Masse hat, dann wird differentiell mit 5pF gerechnet,
egal wie gut die Eingänge untereinander geschirmt sind.
Hier ein Instrumentenverstärker Model, das zeigt wie es gedacht ist.
Das Signal sieht die differentielle Kapazität, und die Störung sieht die
Common Mode Kapazität, da sie auf GND bezogen ist. Typisch sind 230
Volt Brumm und EKG Signale.
Gruss,
Udo
Vielen Dank für den Link. Genau sowas hatte ich gesucht und nicht
gefunden.
Im Artikel wird es klar:
Einer der beiden Eingänge wird über einen I-U-Wandler auf virtuelle
Masse gelegt. Dann wird geschaut wie viel Strom da rauskommt, wenn man
an den jeweils anderen Eingang eine kleine Spannung anlegt.
Mein Fehler war zu glauben, dass "differential input impedance" sich auf
ein differentielles Eingangssignal bezieht. In dem Versuch wird aber
ganz klar ein Single-ended-Signal verwendet.
Da das Eingangssignal single-ended massebezogen ist, kann die Kapazität
innerhalb des Chips dann auch mit Masse abgeschirmt werden. Dabei wird
natürlich dann die Kapazität nach Masse größer.
Es ist technisch möglich, die Kapazität zwischen den Eingängen (Im
Artikel "Cdm") zu messen, ohne dabei die Kapazitäten Ccm+ und Ccm-
mitzumessen.
