Wie könnte man einen sehr einfachen, kostengünstigen Vorverstärker mit ca. 1MHz Bandbreite für ein MC-Oszilloskop bauen?
Die Bandbreite dieser Version scheint mir etwas zu klein: Beitrag "Re: PiPico Oszilloskop"
Hier mal eine Simulation der Eingansstufe vom Link.
Es wird die hochohmige gegenüber einer um den Faktor 100 niederohmigeren Stufe verglichen.
Angehängte Dateien:
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pipioAmplifier50khz_lowR.png
(54 KB)
Welche Bandbreite wäre denn für dein unbekanntes MC-Oszilloskop angemessen?
Aber erfahrungsgemäß sparst du dir das Geld besser auf ein richtiges Oszi. Man wirft nicht gutes Geld schlechtem hinterher:
einen sehr einfachen
Hallo,
eine Variante wäre, einen solchen Verstärker diskret aus fünf Kleinsignaltransistoren aufzubauen als Nachbildung eines OPV. Die nächste Variante könnte FETs im Eingang verwenden.
mfg
Christian S. (roehrenvorheizer) 27.08.2023 14:38
eine Variante wäre, einen solchen Verstärker diskret aus fünf Kleinsignaltransistoren aufzubauen als Nachbildung eines OPV. Die nächste Variante könnte FETs im Eingang verwenden.
Danke für den Hinweis. Wenn ich mich recht erinnere, hatte der ELV-Blog mal den Eingangsverstärker der einfachen Rigols analysiert und den Schaltplan gezeigt. Ich meine, es war ziemlich einfach und im wesentlichen ein Transistor. Leider würde ich den Beitrag nicht mehr finden.
Gerade kam im anderen Thread ein Vorschlag mit Kompensationskondensatoren. Ich hab's mal in der Simulation probiert und 3.7pF über dem Eingangswiderstand bringen eine deutliche Verbesserung.
Angehängte Dateien:
-
pipioAmplifier50khz_compC.png
(57 KB)
Wie könnte man einen sehr einfachen, kostengünstigen Vorverstärker mit ca. 1MHz Bandbreite für ein MC-Oszilloskop bauen?
Die Bandbreite wird beim PicoScope nicht durch den Vorverstärker limitiert. Sondern durch den ADC. Dort ist eine maximale Abtastrate von 500sps möglich. Wenn man mehr möchte, bedarf es eines entsprechendem separatem ADC mit einer höheren Samplingrate und bestenfalls SPI Interface. Dies wiederrum geht dann aber wieder direkt ins Geld. So das sich solch ein Aufbau nicht wirklich lohnt.
Die Bandbreite dieser Version scheint mir etwas zu klein:
Wir wissen nicht was du brauchst weil du noch "etwas" und "klein" definieren musst. Allerdings ist so ein herkoemmlicher Mikrokontroller eher lahm. Sowohl TI wie auch Analog werden dir einen OP anbieten koennen der dich gluecklich macht.
Ab einer gewissen Bandbreite wird die Freude im uebrigen beim Eingangsteiler aufkommen wo du die Empfindlichkeit umschaltest und dabei wohlmoeglich Kapazitaeten kompensieren musst damit nicht jeder bereich anders wird.
Aber erfahrungsgemäß sparst du dir das Geld besser auf ein richtiges Oszi.
Das ist natuerlich auch war. Basteln lohnt nicht, kaufen ist preiswerter. :-)
Vanye
Rene K. (xdraconix) 27.08.2023 15:13
Die Bandbreite wird beim PicoScope nicht durch den Vorverstärker limitiert. Sondern durch den ADC.
Die Bandbreite ist durch den verwendeten Vorverstärker und die Abtastrate limitiert. Da die Abtastrate durch die MCU auf 500kSps limitiert ist, bleibt also nur die Möglichkeit, den Vorverstärker möglichst gut zu optimieren.
Welche Bandbreite wäre denn für dein unbekanntes MC-Oszilloskop angemessen?
Oh, ich habe den Link vergessen:
Da die Abtastrate durch die MCU auf 500kSps limitiert ist, bleibt also nur die Möglichkeit, den Vorverstärker möglichst gut zu optimieren.
DA gibt es nicht viel zu optimieren. Du brauchst halt maximal 250khz und solltest zusehen das danach den Antialisingfilter brauchbar hinbekommst.
Vanye
Discovery Board STM32F407 3 separate 12bit ADCs à 2.4Msps triple interleaved 7.2Msps. Per DMA. (Läuft alles auch prima in µPython)
Knapp 15 mal schneller und die sind auch nicht so grauenvoll krumm wie der RP2040 ADC.
Nicht falsch verstehen, der RP2040 ist ein wirklich feiner µC, aber die letzte Wahl wenn schnelle und/oder gute ADCs gebraucht werden.
Edit: USB hat auch mehr Ffffump.
den Eingangsverstärker der einfachen Rigols analysiert und den Schaltplan gezeigt
Das hier? (Min 19)
https://www.youtube.com/watch?v=lJVrTV_BeGg
mfg
Der beste OPV fuer so einen Iingangsverstaerker duerfte wohl der OPA627 sein. Damit erfaehrt das "PiPico Oszilosskop" eine mindestens 100%ige Wertsteigerung. Goldplattierte BNC-Buchsen nicht vergessen.
Hier mal eine Simulation der Eingansstufe vom Link.
Das soll ein Verstärker sein? Die Schaltung dämpft nur (mal das eigene Diagramm ansehen!) und stellt einen Tiefpass mit DC-Versatz dar. Der MCP6001 hat Eingangsschutzdioden nach V+ und GND, die externen sind also überflüssig und die Diskussion um ihre Kapazitäten daher auch. So wird das nichts.
Der beste OPV fuer so einen Iingangsverstaerker duerfte wohl der OPA627 sein.
Längst überholt, der OPA828 ist schon länger das Maß.
der OPA828 ist schon länger das Maß
Mit dem wird das mit der 100%igen Wertsteigerung aber nichts.
Der MCP6001 hat Eingangsschutzdioden nach V+ und GND, die externen sind also überflüssig
Bist du sicher? Im DB kann ich dazu nichts finden.
Tiefpass mit DC-Versatz dar.
Richtig der DC Versatz soll ja auch so sein um eine negative Eingangsspannung zu ermöglichen. Wer sagt denn das dies eine Verstärkerschaltung sein soll?
Ich hatte da auch noch ein Frontend gepostet: Beitrag "Re: PiPico Oszilosskop"
Hatte damals nur den LF353 Methusalem da, geht aber auch mit dem LM733, den Hameg auch benutzt oder z.B. dem AD810 oder dem (Lieblings-OpAmp hier einsetzen).
Wer sagt denn das dies eine Verstärkerschaltung sein soll?
Wie lautet nochmal der Threadtitel?
Arno R. schrieb:
Der MCP6001 hat Eingangsschutzdioden nach V+ und GND, die externen sind also überflüssig
Bist du sicher? Im DB kann ich dazu nichts finden.
Maximale Eingangsspannung positive Versorgung +0,3V, negative Versorgung -0,3V, maximaler Eingangsstrom +-2mA.
Christian S. (roehrenvorheizer) 27.08.2023 18:35
Das hier? (Min 19) https://www.youtube.com/watch?v=lJVrTV_BeGg
Super, das ist es. Erstaunlich, dass der Transisotorvorverstärker die Geschwindigkeiten erreicht.
Angehängte Dateien:
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RigolAmplifier0.png
(2,4 MB)
Lässt man die Offsetjustierung weg, sollte die Schaltung recht übersichtlich werden.
Angehängte Dateien:
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RigolFetInputAmplifier.png
(830 KB)
Erstaunlich,
was man doch mit Transistorinnen und Transistoren für tolle Sachen machen kann.
mfg
DA gibt es nicht viel zu optimieren. Du brauchst halt maximal 250khz und solltest zusehen das danach den Antialisingfilter brauchbar hinbekommst.
Genau - das fällt dann idealerweise schlagartig von -3dB bei 250kHz auf -30dB o.ä. bei 500kHz/2 (halbe Abtastfrequenz) ab. ;-)
und solltest zusehen das danach den Antialisingfilter brauchbar hinbekommst.
Die früheren Digitaloszilloskope hatten kein Antialiasingfilter und die waren teuer zu kaufen.
Insofern: vegiss es.
Lässt man die Offsetjustierung weg, sollte die Schaltung recht übersichtlich werden.
Haben die Rigols keine DC-Kopplung? Und alles über einen 1nF ? - das kann nicht stimmen.
Was nicht stimmt, ist die Eingangsimpedanz ohne Abschwächer. Irgendwo hatte ich mal ein Teilschaltbild von einem Tekway/Hantek Scope gefunden, bei dem die Werte plausibel sind.
Der schnelle HF-Zweig geht über 330 pF und FET/NPN-Puffer und der NF-Zweig mit AC/DC-Umschaltung über einen AD8510, an dem auch der Offset einstellbar ist. Ähnliche Schaltungen findet man bei diversen Eingangsstufen.
Angehängte Dateien:
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Tekway-CH1.PNG
(120 KB)
Die Bandbreite ist durch den verwendeten Vorverstärker und die Abtastrate limitiert.
Ja.
Da die Abtastrate durch die MCU auf 500kSps limitiert ist, bleibt also nur die Möglichkeit, den Vorverstärker möglichst gut zu optimieren.
Nein.
Sei froh, wenn der Vorverstärker auf 50kHz limitiert.
Denn mit 500ksps ist nicht mehr drin, du erntest nur Aliasing-Effekte wenn der Vorverstärker mehr durchlässt.
Nicht ohne Grund galten Digitaloszilloskope als unbrauchbar bis zum Erscheinen des TDS220: 1Gsps für 100MHz Bandbreite.
Nicht ohne Grund galten Digitaloszilloskope als unbrauchbar bis zum Erscheinen des TDS220: 1Gsps für 100MHz Bandbreite.
Immer der Neid der Besitzlosen. Ich fand mein 7D20 schon ganz brauchbar, innerhalb seiner Grenzen. Sonst halt Einschub wechseln. .-)
Vanye
Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
Haben die Rigols keine DC-Kopplung? Und alles über einen 1nF ? - das kann nicht stimmen.
Man könnte sich eine Zweiteilung vorstellen: Einen DC-Pfad mit langsamen OPs und einen schnellen AC-Pfad mit schnellem Transistorverstärker.
Addiert man AC und DC, erhält man das vollständige Signal.
Wenn das Ding 500kSpamples macht dann darf der Verstärker allerhöchstens 250kHz durchlassen, besser sogar noch limitiert <200
Da tut es ein Standard-OP wie der TL071 einwandfrei für +20dB Spannungsverstärkung
Man könnte sich eine Zweiteilung vorstellen: Einen DC-Pfad mit langsamen OPs und einen schnellen AC-Pfad mit schnellem Transistorverstärker.
Nur erkennst Du solch eine Schaltung nicht ;-)
Christoph M. schrieb:
Man könnte sich eine Zweiteilung vorstellen: Einen DC-Pfad mit langsamen OPs und einen schnellen AC-Pfad mit schnellem Transistorverstärker. Mi N. (msx) Nur erkennst Du solch eine Schaltung nicht ;-)
Es freut mich, dass du dich hier auskennst. Könntest du kurz erklären, wie der DC-Pfad mit seinem Tiefpassverhalten und der AC-Pfad mit seinem Hochpassverhalten so angepasst wird, dass es im Übergangsbereich nicht zur Amplitudenverzerrung kommt?
Wenn ich mich recht erinnere, hatte der ELV-Blog mal den Eingangsverstärker der einfachen Rigols analysiert und den Schaltplan gezeigt.
Vielleicht interessiert dich auch dieses PDF, es stammt von hier:
https://www.eevblog.com/forum/projects/rigol-ds10xxz-firmware-re-write/msg1202261/#msg1202261
Peter
Könntest du kurz erklären, wie der DC-Pfad mit seinem Tiefpassverhalten und der AC-Pfad mit seinem Hochpassverhalten so angepasst wird, dass es im Übergangsbereich nicht zur Amplitudenverzerrung kommt?
Gegenkopplung über alles. Dafür braucht man einen bei allen Frequenzen vorhandenen Verstärkungsüberschuss, und deshalb macht man keinen "Übergangsbereich" mit einem Verstärkungs-Loch in der Mitte, sondern einen "Überlappungsbereich", dessen geringer Verstärkungsüberschuss durch die Gegenkopplung aufgehoben wird.
Und wenn man ihn statt des 1Mhz MCP6002 einfach einen MCP6282 / MCP6292 (5Mhz/10Mhz) nimmt? Das wäre ja quasi ein direktes Drop-In-Replacement.
Die Bandbreite wird beim PicoScope nicht durch den Vorverstärker limitiert. Sondern durch den ADC. Dort ist eine maximale Abtastrate von 500ksps möglich. Wenn man mehr möchte, bedarf es eines entsprechendem separatem ADC mit einer höheren Samplingrate und bestenfalls SPI Interface. Dies wiederrum geht dann aber wieder direkt ins Geld. So das sich solch ein Aufbau nicht wirklich lohnt.
Im Datenblatt steht leider nichts zur eff. SH-Zeit für den ADC. Bei 1 pF SH-Kondensator würde ich diese aber auf max. 1/10 der Wandlungszeit schätzen.
Bei periodischen Signalen könnte man den ADC phasenversetzt triggern, um eine Vervielfachung der Kurvenpunkte zu erhalten. Mit > 100 MHz Taktfrequenz ist der RP2040 in der Lage, beispielweise 8 Kurven nacheinander mit jeweils 625 ns Versatz in den Speicher zu schreiben und abschließend als eine einzige Kurve zu bewerten. Verwendet man nur 8 Bit des ADC, fallen seine Wandlungsdefizite nicht ins Gewicht. Nachteil bei der Geschichte: man müßte es selber programmieren ;-)
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