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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik OPA 128 KM - veraltet?


Autor: Patric (Gast)
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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.gif
http://sxm4.uni-muenster.de/stm-de/Plan2.gif
http://sxm4.uni-muenster.de/stm-de/Plan3.gif
http://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... :)

Autor: gerhard (Gast)
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hallo,
digikey hat die dinger lagernd:
http://catalog.digikey.com/scripts/partsearch.dll?...

gruss
gerhard

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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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.

Autor: Patric (Gast)
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@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.

Autor: Uwe Bonnes (Firma: TU Darmstadt) (uwebonnes)
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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.

Autor: ??? (Gast)
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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)...

Autor: Santigua .. (santigua)
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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.

Autor: Santigua .. (santigua)
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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.)

Autor: Uwe Bonnes (Firma: TU Darmstadt) (uwebonnes)
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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.

Autor: Santigua .. (santigua)
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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.

Autor: Uwe Bonnes (Firma: TU Darmstadt) (uwebonnes)
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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.

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