Hallo,
wir wollen in der Uni ein STM (Scanning Tunnel Microscope) nachbauen.
Dazu wollen wir uns auf die Vorgaben der Uni-Muenster stützen.
Link zur Anleitung/zum Projekt: http://sxm4.uni-muenster.de/stm-de/
Nun ist in der Schaltung zur Tunnelstromverstärkung (liegt
typischerweise im pA- bis nA-Bereich) ein OPA 128 KM eingesetzt.
Link zu den Schaltplänen:
http://sxm4.uni-muenster.de/stm-de/Plan1.gifhttp://sxm4.uni-muenster.de/stm-de/Plan2.gifhttp://sxm4.uni-muenster.de/stm-de/Plan3.gifhttp://sxm4.uni-muenster.de/stm-de/Plan4.gif
Der betreffende Operationsverstärker ist in Plan4 zu finden.
Nun habe ich mich daran gemacht eine Bestellliste zusammenzustellen, bzw
Quellen für die Teile zu suchen.
Ist eigentlich alles kein Problem, bis auf den OPA 128 KM.
Bin bisher überhaupt nur bei Segor (www.segor.de) fündig geworden.
Dort steht nun aber auch "Bestelltyp, nicht ab Lager lieferbar".
Muss ja nicht heißen, dass es den nicht mehr gibt, aber da die ich
insgesamt leider nur wenig Infos dazu finden kann, frage ich mich nun
doch ob der inzwischen vielleicht veraltet ist, ob da evt
gleichwertige/bessere Alternativen gibt, oder ob der einfach nur so
selten eingesetzt wird? Wenn ja, warum?
Bin für jede Info dazu dankbar... :)
http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/opa128.html
scheint noch nicht völlig abgekündigt, aber:
Product is Not Recommended for New Design (NRND) Replaced By: OPA129
The device has SIMILAR FUNCTIONALITY but is not functionally equivalent
to the compared device.
@gerhard: Danke für den Link, werde da mal schauen
@Christoph: Ich denk, den mit dem OPA 129 zu ersetzen würde wohl
bedeuten, die Schaltung anzupassen, und da würden wir nach Möglichkeit
gerne drauf verzichten. (Die UniMuenster hat da schon sher umfangreiche
und gute Vorarbeit geleistet. Inkl Eagle-Platinen-Layout, das würden wir
natürlich gerne SO verwenden.)
Danke euch jedenfalls erstmal für die Antworten.
Der OPA128 wird als Strom-Spannungswandler betrieben.
Landungsempfindliche Verstaerker (eine Abart des UI Wandlers) ist eine
meiner Hauptbeschaeftigungen. Fuer die Empfindlichkeit gilt: ein
hochohmiger Widerstand im Rueckkopplungspfad ist nur durch einen noch
hochohmigeren Widerstand zu ersetzten. Die Muensteraner hatten keine
richtig hochohmigen Widerstande und muessen daher mit dem
Spannungsteiler R20/R16 und der Widerstandskette arbeiten. Durch den
Spannungsteiler wird das Rauschen und der Offset/Offsetdrift verstaerkt.
Hier in den Schubladen gibt es eine Auswahl hochohmiger Widerstaende,
1/10/50 GOhm.
Habt Ihr schon die Platine in Auftrag gegeben? Wenn nicht, wende Dich
mal an mich.
jaja DIL8 in TO99 geht ebend nur wenn man bim TO99 die Pins nicht im
Kreis lässt, sondern so biegt, dass sie wie beim DIL8 zu liegen
kommen...
aber wenn die elektrischen Eigenschaften des Originals entscheiden sind,
dann kostet ebend die Beschaffung (Orginal) oder die Verwendung (neues
Layout)...
Uwe Bonnes wrote:
> Der OPA128 wird als Strom-Spannungswandler betrieben.> Landungsempfindliche Verstaerker (eine Abart des UI Wandlers) ist eine> meiner Hauptbeschaeftigungen. Fuer die Empfindlichkeit gilt: ein> hochohmiger Widerstand im Rueckkopplungspfad ist nur durch einen noch> hochohmigeren Widerstand zu ersetzten. Die Muensteraner hatten keine> richtig hochohmigen Widerstande und muessen daher mit dem> Spannungsteiler R20/R16 und der Widerstandskette arbeiten. Durch den> Spannungsteiler wird das Rauschen und der Offset/Offsetdrift verstaerkt.> Hier in den Schubladen gibt es eine Auswahl hochohmiger Widerstaende,> 1/10/50 GOhm.>> Habt Ihr schon die Platine in Auftrag gegeben? Wenn nicht, wende Dich> mal an mich.
Hallo,
Danke für die ausführlichen Beschreibungen... (auch wenn ich mit meinen
zZt noch recht begrenzten Kenntnissen nicht wirklich alles voll
verstanden habe.)
Bisher haben wir die Platine noch nicht in Auftrag gegeben, derzeit ist
alles grade in der Planungs/Bewilligungsphase....
Es klingt als würde die Platine von den Muesteranern noch
Verbesserungpotential haben, insbesondere das Wort "Rauschen" lässt mich
aufhorchen. Wollen wir doch damit den Tunnelstrom im pA bzw nA Bereich
derart verstärken, dass wir ein brauchbaren (sprich möglichst genaues)
Messergebnis bekommen.
Denn, je weniger Rauschen, desto exakter die Messwerte, desto besser im
Nachhinein unsere "Bilder" des Tunnelmikroskops... Richtig oder
richtig??? :)
Des Weiteren steht auf der Projektseite auch , dass in der Schaltung des
"Tunnelverstärkers, der Baustein "TL081" NICHT eingesetzt werden soll,
da sonst die Polung des Messwertes falsch herum wäre. Statt dessen soll
man einfach die für TL081 vorgesehenen Pins 2 und 6 direkt brücken.
Das könnte man bei einer Änderung, darauf wolltest Du doch hinaus, dann
ja direkt mit einfließen lassen....
Wir sind natürlich für jeden Rat, und für praktische Hilfe/Unterstützung
natürlich erst recht, sehr dankbar... :)
Willst Du damit sagen, dass wir die Schaltung/Platine abändern
sollten??? Wie im Detail genau?
Ich kann Dir ja mal das Boardlayout schicken, bzw, einfacher ist, Du
schaust einfach mal auf der Projektseite. Unter
http://sxm4.uni-muenster.de/stm-de/SCHUL-STM8.sch liegen die Schaltungen
und unter http://sxm4.uni-muenster.de/stm-de/SCHUL-STM8.brd das Board
layout. Beides Eaglefiles.
Danke schon mal im Vorraus.
So, ich hab mich jetzt noch mal eingehender mit den Plänen befasst, und
offenbar wurden zwischen sind verschiedene Versionen der Schaltpläne auf
der Webseite publiziert.
Im Anhang habe ich mal die aktuellsten Version von Plan 1-4 angehängt
die auch mit dem Boardlayout übereinstimmen.
Denn offenbar wurde dort zB der IC4 (TL081) schon entfernt. (Da gabs ja
einen Hinweis auf der Seite, dass dieser nicht verwendet werden solle.)
Die Eagle Schaltplaene/Layouts sind besser zu bearbeiten. Leider sind
einige Bausteine nicht mit Werten versehen (Rueckkoppelwiderstaende R21,
R23, ...). Ebenso C24, der ab 100 pF sehr leicht die Schaltung instabil
macht. OP Ausgaenge reagieren i.d.R. allergisch auf kapazitive
Belastung.
Aber trotzdem kann die bisherige Schaltung schon "gut genug" sein. Der
OPA128 im TO Gehaeuse ist m.e.a. leicht gegen den OPA129 im DIL oder SO
Gehaeuse auszuwechseln. Nur die Ofsetspannung/Drift ist etwas hoeher,
wenn man mit einen Rueckkoppelwiderstand ohne Spannungsteiler arbeitet,
wird das mehr als kompensiert und auch noch das Rauschen verringern.
Dir groesste Aufwerksamkeit wird man sowieso auf die Schirmung der
ganzen Aperatur richten muessen.
Uwe Bonnes wrote:
> Die Eagle Schaltplaene/Layouts sind besser zu bearbeiten. Leider sind> einige Bausteine nicht mit Werten versehen (Rueckkoppelwiderstaende R21,> R23, ...). Ebenso C24, der ab 100 pF sehr leicht die Schaltung instabil> macht. OP Ausgaenge reagieren i.d.R. allergisch auf kapazitive> Belastung.>> Aber trotzdem kann die bisherige Schaltung schon "gut genug" sein. Der> OPA128 im TO Gehaeuse ist m.e.a. leicht gegen den OPA129 im DIL oder SO> Gehaeuse auszuwechseln. Nur die Ofsetspannung/Drift ist etwas hoeher,> wenn man mit einen Rueckkoppelwiderstand ohne Spannungsteiler arbeitet,> wird das mehr als kompensiert und auch noch das Rauschen verringern.>> Dir groesste Aufwerksamkeit wird man sowieso auf die Schirmung der> ganzen Aperatur richten muessen.
Die Werte stehen leider teilweise nur in der Partslist...
R21 und R23 sind 15M Widerstände, und C24 ist mit 100n aufgelistet.
Hieße das, dass man einfach den OPA128 gegen den OPA129 austauschen
könnte (pinkompatibel) nur die Positionen der Pins müssen von rund ->
rechteckig (für DIL) verschoben werden...?
Für die Schirmung kommt die gesamte Apparatur in ein Plexiglasgehäuse
das mit einem Faraday'schen-Käfig aus Kaninchendraht (1-2cm Maschen)
ausgekleidet ist. Das sollte eigentlich genügen...
Zudem kommt der Tunnelstromverstärker (-> OPA) ja ohnehin möglichst in
die Nähe der Spitze/Probe und wird auch in einem Metallgehäuse verbaut.
Ja, der Tausch OPA128 gegen OPA129 sollte so gehen. Statt des
Spanningsteilers 1/10 und 5*20 Megaohm wuerde ich versuchen, entweder 5
mal 200 Megaohm oder 1 Gigaohm zu bekommen.
Ueber den Rueckkoppelwiderstand gehoert in der Regel auch noch eine
Kapazitaet, so gross wie moeglich. Das filtert das Rauchen bei hohen
Frequenzen raus und macht die Schaltungs stabiler (Stichwort
Gain-Peaking, d.h. die Rueckwirkung mit der Eingangskapazitaet des OPs
und der Beschaltung am Eingang). Mit 1pF und 1 GOhm kommt man auf einen
Zeitkonstante von 1 ms. Man muss checken, ob das mit dem Rest kompatibel
ist. Wie wird denn das Ausgangssignal des OPA12X weiterverwendet?
Kaninchendraht wird nicht langen. Die Schaltung sieht ja auch
Niederfrequenz, insbesonders das 50 Hertz Brummen, und das geht durch
die Maschen. Ein massives Metallgehaeuse ist gefragt. Andere Effekte,
die man bei diesen kleinen Stroemen sieht, sind Mikrophonie (ein Bauteil
in der Naehe schwingt mechanisch und dann so Sachen wie die
dielektrische Relaxation von Kondensatoren. Aber dass lernt man am
besten durch Versuch und Irrtum.
Ueber die geaenderten Schaltbilder/das geaenderte Layout kann ich ggf
einen Blick werfen.