Hallo. Ich such den Grund für 5mV Noise am Ausgang des INA186 (200x Verstärkung). Ich habe den INA bereits stark isoliert, so dass der jetzige Stand folgender ist: - Am REF-Pin des INA liegen stabile 3V (via VRef) an. - IN+ und IN- sind via Lötbrücke kurzgeschlossen. - An Vs liegen 3.6V via LDO an. Ich erwarte jetzt also im Idealfall, dass die REF-Spannung 1:1 an OUT anliegt. Wenn ich die einzelnen Spannungen mit einem DMM7510 durchmesse, ergibt sich jedoch folgendes Bild: - REF-Pin: 3V mit 100µV Noise. - Vs-Pin: 3.6V mit 5mV Noise. - Out-Pin: 3V mit 5mV Noise. (Getestet ohne Kerko und auch mal mit 1nF) Das DMM7510 ist auf 5 kHz Abtastrate eingestellt. Schliesse ich + und - des Multimeters kurz, sehe ich 5uV Noise. Im Handbuch werde ich aus den Noise-Angaben überhaupt nicht schlau. Dort gibt es auf Seite 8 nur eine Input-Referred Grafik mit 0.1 bis 10 Hz. Muss ich das so interpretieren, dass ich die Output Noise erstmal ausrechnen muss, indem ich die Werte dort mit dem Verstärkungsfaktor multipliziere? Dann komme ich aber nur auf 200µV. Allerdings steht dort ja auch noch 10Hz. Soll das heissen, dass das völlig normal sein kann, dass das Teil bei 5 kHz wie blöd rumspinnt? Dann kann ich meinen 1 MHz ADC ja mal vergessen.... :( PS: Tiefpass geht nicht... PPS: DB angehängt.
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Christian schrieb: > Im Handbuch werde ich aus den Noise-Angaben überhaupt > nicht schlau. ??? DaBla Seite 5 sagt: "Rauschspannungsdichte (bezogen auf den Eingang): 75nV/sqrt(Hz)". Bedeutet übersetzt: Das Ding rauscht wie eine Klospülung. Dafür braucht es fast keinen Strom... (Der vielgeschmähte TL081 wird z.B. mit 18nV/sqrt(Hz) angegeben; gute rauscharme Verstärker liegen in der Region 1nV/sqrt(Hz). Das nur zum Vergleich.) Das Ding hat überschlägig 10kHz Bandbreite; daraus folgt eine (eingangsbezogene) Rauschspannung von 7,5µV. Am Ausgang werden daraus 7,5µV*200 = 1,5mV. Die Größenordnung passt also. > Muss ich das so interpretieren, dass ich die Output Noise > erstmal ausrechnen muss, indem ich die Werte dort mit dem > Verstärkungsfaktor multipliziere? Klar -- aber nicht das nichtssagenden Bildchen auf Seite 8, sondern die 75nv/sqrt(Hz) von Seite 5. > Allerdings steht dort ja auch noch 10Hz. Richtig. Du musst also außerdem mit der Wurzel aus der Bandbreite malnehmen -- so, wie ich das oben überschlägig gemacht habe. > Soll das heissen, dass das völlig normal sein kann, > dass das Teil bei 5 kHz wie blöd rumspinnt? ??? Dass ein dermaßen auf Stromsparen getrimmtes Teil, das m.E. irgend eine Form von Chopper-Technik verwendet, ein merkbares Eigenrauschen hat, ist ja nun doch keine echte Überraschung... > Dann kann ich meinen 1 MHz ADC ja mal vergessen.... Was soll ein 1MHz-ADC hinter einem Verstärker mit 20kHz Bandbreite? Da passt irgendwas im Konzept nicht so ganz. > PPS: DB angehängt. Danke. Es gibt also doch noch höfliche Fragesteller.
Grummler schrieb: > Am Ausgang werden daraus 7,5µV*200 = 1,5mV. > Die Größenordnung passt also. Noise density... ok... Ich habe da mal recherchiert... Das ist dann wohl der Vrms-Wert, also nichtmal Vpp. Bei meinen 5 mV habe ich nur Vpp notiert. Vrms in Vpp umzurechnen ist auch nichts für Hobbyelektroniker... Also kann ich mir merken, dass das Teil einfach ein starkes Eigenrauschen hat und ich entweder die Bandbreite massiv senken muss, oder einen besseren INA nehmen muss. Ich habe mir jetzt zwischenzeitlich gut 50 verschiedene DBs zu Strommess OpAmps angeschaut, aber die haben alle was zwischen 50 und 150 nV. Ich kann mir jetzt nicht vorstellen, dass es nur Klospülungen zu kaufen gibt?
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Christian schrieb: > Grummler schrieb: >> Am Ausgang werden daraus 7,5µV*200 = 1,5mV. >> Die Größenordnung passt also. > > Noise density... ok... Ich habe da mal recherchiert... > > Das ist dann wohl der Vrms-Wert, also nichtmal Vpp. Ja, klar. > Bei meinen 5 mV habe ich nur Vpp notiert. Vrms in Vpp > umzurechnen ist auch nichts für Hobbyelektroniker... Das ist bei Rauschen prinzipiell auch nicht so einfach. Ein Faktor 3 ist aber plausibel; das kommt unter normalen Verhältnissen schon hin. > Also kann ich mir merken, dass das Teil einfach ein starkes > Eigenrauschen hat und ich entweder die Bandbreite massiv > senken muss, oder einen besseren INA nehmen muss. Ja. Es stellt sich aber die Frage, was Du eigentlich erreichen willst. Solche Strommessverstärker sind ja nicht für hochfrequente Stromsignale gedacht, sondern dafür, die Stromaufnahme irgendwelcher Verbraucher zu überwachen. > Ich habe mir jetzt zwischenzeitlich gut 50 verschiedene > DBs zu Strommess OpAmps angeschaut, aber die haben alle > was zwischen 50 und 150 nV. Ich kann mir jetzt nicht > vorstellen, dass es nur Klospülungen zu kaufen gibt? Wieso nicht? So eine vollintegrierte Lösung im 6-Pin-Gehäuse mit 100µA Eigenverbrauch ist ja nur notwendig, um den Stromverbrauch irgend einer Akku-betriebenen Leifsteil-Kiste zu überwachen. Einen hochdynamischen Strommesser für Laborzwecke muss man anders aufbauen...
Mist... vergessen: Christian schrieb: > Ich kann mir jetzt nicht vorstellen, dass es nur Klospülungen > zu kaufen gibt? Naja, es stellt sich auch die Frage nach der Auflösung, die Du benötigst. 5mV sind bei 1.8V Betriebsspannung weniger als 0.3%; bei einem 8Bit-Wandler also gerade mal 1 LSB.
Christian schrieb: > Vrms in Vpp umzurechnen ist auch nichts für > Hobbyelektroniker... Richtig. Das ist auch nicht mit zwei Sätzen erklärt. Ich nehme Faktor 6 zum umrechnen: https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/noise-in-electronics-engineering-distribution-noise-rms-peak-to-peak-value-PSD/
Grummler schrieb: > Einen hochdynamischen Strommesser für Laborzwecke muss man > anders aufbauen... Wie denn? Diskret?
Christian schrieb: > IN+ und IN- sind via Lötbrücke kurzgeschlossen. sind die beiden nur kurzgeschlossen oder liegen sie zusätzlich auch auf einem definierten Potential innerhalb des erlaubten Bereichs?
Christian schrieb: > Ich habe mir jetzt zwischenzeitlich gut 50 verschiedene DBs zu Strommess > OpAmps angeschaut, aber die haben alle was zwischen 50 und 150 nV. Ich > kann mir jetzt nicht vorstellen, dass es nur Klospülungen zu kaufen > gibt? Die AN-15 von PMI (Precision Monolithics Inc) vermittelt ein ziemlich gutes Grundverständnis der Problematik. Kuck z.B. da, ab S.255: https://ia803001.us.archive.org/33/items/bitsavers_pmidataBooataConversionICProducts_21722835/1976_PMI_Linear_and_Data_Conversion_IC_Products.pdf
Achim S. schrieb: > Christian schrieb: >> IN+ und IN- sind via Lötbrücke kurzgeschlossen. > > sind die beiden nur kurzgeschlossen oder liegen sie zusätzlich auch auf > einem definierten Potential innerhalb des erlaubten Bereichs? hehe ja, guter Gedanke. Aber ja, die sind zusätzlich noch über 1cm Strecke mit GND des INA verbunden.
Grummler schrieb: > Mist... vergessen: > > > Christian schrieb: > >> Ich kann mir jetzt nicht vorstellen, dass es nur Klospülungen >> zu kaufen gibt? > > Naja, es stellt sich auch die Frage nach der Auflösung, die > Du benötigst. 5mV sind bei 1.8V Betriebsspannung weniger als > 0.3%; bei einem 8Bit-Wandler also gerade mal 1 LSB. Ideal wäre ein differentieller INA mit interner 200-fach Verstärkung mit einem Rauschen von 500µV Vpp am Ausgang. Versorgungsspannung kann auch ab 2.7V sein. Stromverbrauch egal, solange er einen Enable-Pin hat. Wichtig ist eine differentielle Messung, denn der GND-Pfad ist rauschverseucht und im Normalbetrieb relativ lang (7 cm). Ich schaue nachher mal, ob es vielleicht bei den ADCs was gibt. Ein differentieller ADC mit eingebautem PGA sollte doch eigentlich das gleiche bieten wie ein INAxxx mit externem ADC.
Christian schrieb: > Ideal wäre ein differentieller INA mit interner 200-fach Verstärkung mit > einem Rauschen von 500µV Vpp am Ausgang. Da gehört noch die benötigte Bandbreite dazu, sonst ist die Angabe "500µVpp" wenig aussagekräftig: der Effektivwert des Rauschens steigt halt mit der Bandbreite (repsektive mit deren Wurzel). Wenn es breitbandig werden soll, kann es tatsächlich schwierig sein was zu finden. Christian schrieb: > Aber ja, die sind zusätzlich noch über 1cm > Strecke mit GND des INA verbunden. Wirst du denn auch in der echten Anwendungen "auf der low-side" messen oder brauchst du die over the top Eingänge des INA?
Mir ist irgendwie nicht klar, weshalb ein INA fuer eine shuntmessung verwendet werden soll. Das sind doch voellig ueberzogene Teile. Allenfalls sollte der Poster die Anforderungen und den Zweck schildern und nicht versuchen MHz schnelle ADC an lahme Verstaerker anzuschliessen. Mein bevorzugter Shunt Verstaerker ist jeweils der MCP616/617, gut und guenstig. Allerdings fuer GND bezogene Messungen.
wenn du den Shunt so wählst das etwas mehr Spannung abfällt ist doch der Signal / Rauschabstand viel höher und dann fällt das Rauschen nicht mehr ins Gewicht außerdem wird das Rauschen doch eh rausgemittelt. Es handelt sich ja nicht um eine Audioanwendung. Also sind die Anforderungen wirklich so hoch? Wieviele Messungen machst du pro Sekunde und wie schnell ist überhaupt die Regelschleife?
Ich bin kein Analog-Profi. Vielleicht ist meine Herangehensweise deshalb einfach falsch. Ich habe eine Batterieschaltung, die einen externen Verbraucher versorgt und ich möchte den Stromverbrauch des Verbrauchers aufzeichnen. Mehr als 10 uA Iavg sollte das Teil dabei aber nicht verballern. Trotzdem soll es so genau wie möglich sein, ohne dass die Komponenten in Summe mehr als 10 Euro kosten. Die 10uA sind aber eine Herausforderung, deshalb habe ich mir gesagt "ja, kein Problem, messe ich 10 mal pro Sekunde ganz fix, dann verbraucht mir der Messkreis keinen Strom". Also VRef mit 30us settle time gekauft, 1 MHZ ADC und halt den INA186. Der ADC ist der MCP33151. Dummerweise kann ich da natürlich keinen Tiefpass einbauen, da dazu der INA (und die VRef!) natürlich durchgehend laufen müsste. Ich möchte den Messkreis aber nur alle 100ms für 500us einschalten. Was mir jetzt hier wirklich neu (und auch zugegeben nicht wirklich intuitiv verständlich) ist, ist die Tatsache, dass Rauschen mit zunehmender Bandbreite höher wird. Letztendlich sieht es so aus, als ob meine Idee nicht umsetzbar wäre und ich nur mit einem Tiefpass weiterkomme, was wiederum heisst, ich brauche eine durchgehend aktive VRef + INA. Na das wird nicht einfach bei den angepeilten 10uA... Achso, die angestrebte Genauigkeit ist natürlich, den ADC auszureizen. 1-2 Counts sollte er maximal rauschen. Bei einer VRef von 3V wären das Überschlägig ca. 200µV Vpp.
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Christian schrieb: > Ich bin kein Analog-Profi. > > [...] > > Ich habe eine Batterieschaltung, die einen externen > Verbraucher versorgt und ich möchte den Stromverbrauch > des Verbrauchers aufzeichnen. Mehr als 10 uA Iavg sollte > das Teil dabei aber nicht verballern. Trotzdem soll es > so genau wie möglich sein, ohne dass die Komponenten in > Summe mehr als 10 Euro kosten. > > [...] > > Achso, die angestrebte Genauigkeit ist natürlich, den ADC > auszureizen. 1-2 Counts sollte er maximal rauschen. Bei > einer VRef von 3V wären das Überschlägig ca. 200µV Vpp. Du möchtest einen Verbrauchsmesser konstruieren, der 1. maximal 10 Euro kostet, 2. maximal 10µA Eigenverbrauch hat und 3. auf 14Bit genau ist. Ernsthaft?!
Christian schrieb: > Ich habe eine Batterieschaltung, die einen externen > Verbraucher versorgt Warum muss der Batteriestrom auf der Highside gemessen werden?
Grummler schrieb: > Christian schrieb: > >> Ich habe eine Batterieschaltung, die einen externen >> Verbraucher versorgt > > Warum muss der Batteriestrom auf der Highside gemessen > werden? Muss er nicht. Ich messe derzeit sogar Low-Side. Durch die differentielle Messung rechen ich halt den GND-Noise raus. Wobei ich damals, als ich diese Idee hatte, nicht mit dem starken Eigenrauschen des INA gerechnet habe....
Christian schrieb: > Ich messe derzeit sogar Low-Side. In dem Fall empfehle ich Dir mal eine OPA333 oder OPA735 zu nehmen. Beide TI.com Wenn Du noch mehr uA sparen willst: Der OPA734 ist vergleichbar dem OPA735, hat aber zusätzlich eine Shut-down pin zur Stromersparnis. Beide (333 und 735) laufen hier bei mir in 12..15 Bit Projekten perfekt. Vcc_max aber bitte einhalten, die Teile legen Wert darauf.
Irgendwie macht eine Genauigkeit von mehr als 10 Bit fuer Verbrauchsmessungen an Batterien keinen Sinn. Die Streuung der Ladung zu Kapazitaet ist groesser. Die ist naemlich von der Vorgeschichte, Temperatur usw abhaengig. Bedeutet, wenn du heute 2973mAh rein und raus kriegst, kann dass morgen hinreichend anders sein, dass sich erhoehte Genauigkeit nicht lohnt. Und vergiss das Rauschen. Allenfalls waere auch ein Ladungszaehler angebracht ? der gibt Pulse fuer Ladungsaequivalente. zB LTC4150
Christian schrieb: > Das ist dann wohl der Vrms-Wert, also nichtmal Vpp. Bei meinen 5 mV habe > ich nur Vpp notiert. Vrms in Vpp umzurechnen ist auch nichts für > Hobbyelektroniker... Das ist nicht so spektakulär. Wenn Du Dir mal ansiehst, wie man den RMS bestimmt, dann sieht man, dass es eigentlich genau die Standardabweichung ist, nur das die Standardabweichung den DC nicht drin hat. Der interessiert dich hier aber auch nicht. Da das Rauschen eben Rauschen ist kannst Du davon ausgehen, dass es in erster Näherung normalverteilt ist. Ich würde daher rund 6 Standardabweichungen für das Vpp Signal ansetzen. Siehst, gar nichts groß mit E-Technik ;)
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