Stromquelle Rauschminderung

Wir haben hier im Institut eine Stromquelle (100 A, 30 V max.), die

verbessert werden. Bisher liegt sie etwa bei 5E-5, bezogen auf Maximalstrom.

Es kam hier mal der Gedanke auf, die vorhandenen Schwankungen zu messen

funktionieren?

einen Kondensator das Rauschen abzunehmen und zu invertieren. Ebenso

nicht an der gleichen Stelle wieder einspeisen...

Abgesehen davon wird es wohl schwierig sein, OpAmps zu finden, die mit

30 V zurechtkommen und gleichzeitig wenig Eigenrauschen und Offset haben (das ganze spielt sich ja im Bereich mV ab). Und die Geschichte mit dem

Parametern. Wird da leicht gedreht, etwa beim Lastwiderstand oder der

Insgesamt war eine Ableitung des simulierten Rauschens und somit eine Verbesserung um einen Faktor 5 durchaus drin. Ich frage mich allerdings, inwieweit ich der Simulation trauen kann, also ob das dann "in echt"

Rauschen aufnehmen und schauen, ob ich das auch halbwegs passend simuliere.

Transistorpfad wieder nicht mag. Damit habe ich jedoch keine brauchbare Simulation hinbekommen, weil die mittels Kondensator C1 abgegriffene Spannung entweder schwingt oder in einen Anschlag geht.

Was meinen die Experten hier?

Holger

---- LTspice-Modell ----

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Holger Schieferdecker
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nicht.

einen realen Effekt messe, wie greifst Du das Rauschen eigentlich ab?

Ansonsten Stromquelle aufschrauben und gucken wo das Rauschen anliegt -

dran basteln, wird wohl nicht funktionieren.

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Edzard Egberts

Edzard Egberts :

M.

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Matthias Weingart

Holger Schieferdecker schrieb:

Wenn Du mit "Schwankungen" das von der Stromquelle erzeugte Rauschen

erzeugen. Da darf es auch nicht verwundern, wenn das Ding zum Schwingen neigt :-(

Und wenn die Spule noch geschaltet wird, wieviel Rauschen wird von

DoDi

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Hans-Peter Diettrich

MOin, Holger,

Am 01.08.16 um 12.09 schrieb Holger Schieferdecker:

welcher Bandbreite gemessen? Wie sieht das Rauschspektrum aus?

Auf diese Radio-Eriwan-Frage gibts nur die typische Radio-Eriwan-Antwort: im Prinzip ja. Allerdings regelt ja auch schon die Stromregelung die Schwankungen - also die Abweichungen von einem konstanten Wert - aus. Der Regelung eine Kompensation zur Seite zu

Also mal schauen, wo die Rauschursache liegt? Vielleicht rauscht schon der Sollwert?

Und jede Elektronik rauscht, weniger Rauschen als deren Eigenrauschen gibts nur mit Filterung.

Richtig rauscharme Stromquellen kan man nur mit entsprechendem Tiefpassfilter am Ausgang, das das Rauschen reduziert, erreichen. Und

der ggf. vorliegenden Anforderung nach hoher Bandbreite, logisch.

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Volker Staben

Also, hier noch die Angaben zur Rauschmessung:

RMS-Messung. Daraus habe ich das Stromrauschen spektral und integriert

Das Spektrum hat bei 19 kHz einen scharfen Peak und bei 30 kHz einen breiten Berg (10 dBA niedriger) mit einer Halbwertsbreite von 20 kHz. Das Spektrum, das wir vom Hersteller haben, hat ebenfalls den Peak bei

19 kHz und einen Berg, letzteren aber bei 40 kHz.

Transistoren aufgebaut. Der Ausgangsstrom wird mit einem LEM Stromwandler gemessen und so an den Regler weitergegeben.

Der Hersteller hat schon eine Reihe Messungen an einzelnen Komponenten

auch keine eindeutige Quelle des Rauschens ermittelt werden.

Die Messung ist nicht ganz einfach, ich habe da auch schon

diese LEM-Wandler (IT200 etc.) auch Dreck auf die Versorgungsspannung

aber nicht den breiten Rauschberg.

Holger

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Holger Schieferdecker

Am 01.08.2016 um 12:09 schrieb Holger Schieferdecker:

Hallo,

sofern die Schaltung schon auf minimales Rauschen optimiert wurde (Wahl der Bauteile, Layout usw.) dann kann es helfen die Bandbreite passend einzustellen. Rauschen ist ja immer auf eine Bandbreite bezogen. Diese vermisse ich bei Deiner Angabe von 5E-5. Die Spule kann entsprechend

beliebig schnell angesteurt werden.

Bandbreite hat die Stromquelle?

Bernd Mayer

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Bernd Mayer

19 kHz lassen sich normalerweise ordentlich filtern. Da ist kein Schaltnetzteil drinnen?

erzielt wurde. Dann ist zumindest klar, dass wirklich gemessen wird.

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Edzard Egberts

Am 01.08.2016 um 15:23 schrieb Holger Schieferdecker:

Hallo,

der IT200 hat laut Datenblatt S. 3 schon bei 50 kHz Bandbreite: Random Noise ppm (rms) > 15 und Re-injected noise measured on primary cable < 5 ?V RMS (DC-50 kHz)

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stammt vom LEM Wandler!

Schaltung? Durch den Tiefpass aus Spule und Stromquelle wird ein Teil des Rauschens ja eh ausgefiltert.

Bernd Mayer

Bernd Mayer

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Bernd Mayer

Am 01.08.2016 um 15:23 schrieb Holger Schieferdecker:

Hallo,

der IT200 hat laut Datenblatt S. 3 schon bei 50 kHz Bandbreite: Random Noise ppm (rms) > 15 und Re-injected noise measured on primary cable < 5 ?V RMS (DC-50 kHz)

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stammt vom LEM Wandler!

Schaltung? Durch den Tiefpass aus Spule und Stromquelle wird ein Teil des Rauschens ja eh ausgefiltert.

Bernd Mayer

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Bernd Mayer

Hallo,

sind es nicht eher 5 mA? (50 ppm von 100 A)

Bernd Mayer

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Bernd Mayer

Am 01.08.2016 um 16:03 schrieb Bernd Mayer:

Tja, bisher ist die Stromquelle noch nicht an einer Spule betrieben worden. Mein Auftrag war, die Rauschperformance anzuschauen, da habe ich

nicht festgelegt, an welcher Stelle im Experiment die Stromquelle mal eingesetzt werden soll und wie genau die Spulenparameter sind. Daher

Holger

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Holger Schieferdecker

Das scheint mir ein "komplizierte" Messung der Schleifenverstaerkung als Noisegain-Messung zu sein. Und sieht erstmal recht normal aus, man fragt sich aber ob die Schleifenverstaerkung an die Anwendung angepasst ist oder zufaellig entstanden ist. Wie Bernd andernorts geschrieben hat waere eine Reduzierung der Bandbreite an die maximale Bandbreite der Spule angebracht - allerdings kann das je nach Reglerschaltung Konsequenzen fuer den statischen Einstellfehler haben.

Also ziemlich Standard.

Hmmmm, aber der Hersteller sollte doch in der Lage sein, ein Rauschanalyse zu liefern? Ist das Stromrauschen in der erwarteten Groessenordnung oder nicht? ALternative Teile getestet klingt ziemlich unsystematisch. Wenn wie Bernd geschrieben hat 50% des Stromrauschens bereits vom Transducer kommen, so liegt die Schaltung an der Grenze.

Klar du misst auf -80 dB Niveau, da hoerst du das Grass wachsen :-) Damit ist natuerlich nicht gesagt, dass es nicht besser geht, aber das erfordert ein spezielles Low Noise Design des gesamten Systems (Quelle, Steuerung, Magnet) - wenn die benutzte Stromquelle das nicht liefert ist nachbessern ziemlich aussichtslos.

Die von dir angesprochenen "aktiven" Rauschverminderungsideen wie der parallel Transistor sind eher aussischtslos, weil 1.) die Regelschleife in Praxis mit grosser Sicherheit unstabil wird und 2.) weil das Rauschen erstmal auftreten muss bevor du es wegregulieren kannst.

Wie gesagt hoechstwahrscheinlich Schleifenverstaerkung des Regelverstaerkers. By the way, die Spule ist das wirklich eine eisenloser Magnet?

Gruss Klaus

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Klaus Bahner

Nein, kein Schaltnetzteil, nur eine Reihe Ringkerntrafos.

Holger

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Holger Schieferdecker

Am 01.08.2016 um 16:49 schrieb Holger Schieferdecker: [Rauschmessung /Optimierung]

Hallo,

Ist denn wenigstens die geforderte Bandbreite bekannt?

Im Datenblatt des LEM-Wandlers:

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jeweils Vnoise in V Output rms noise 0 .. 10 Hz 0.1 Output rms noise 0 .. 100 Hz 1 Output rms noise 0 .. 1 kHz 2 Output rms noise 0 .. 10 kHz 8 Output rms noise 0 .. 50 kHz 15

Ansonsten einen eigenen rauscharmen und auf die Anwendung optimierten

bekannt (ist der evtl. chopper-stabilisiert oder hat der intern

Bernd Mayer

Bernd Mayer

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Bernd Mayer

Am 01.08.2016 um 16:49 schrieb Holger Schieferdecker: [Rauschmessung /Optimierung]

Hallo,

Ist denn wenigstens die geforderte Bandbreite bekannt?

Im Datenblatt des LEM-Wandlers:

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jeweils Vnoise in V Output rms noise 0 .. 10 Hz 0.1 Output rms noise 0 .. 100 Hz 1 Output rms noise 0 .. 1 kHz 2 Output rms noise 0 .. 10 kHz 8 Output rms noise 0 .. 50 kHz 15

Ansonsten einen eigenen rauscharmen und auf die Anwendung optimierten

bekannt (ist der evtl. chopper-stabilisiert oder hat der intern

Bernd Mayer

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Bernd Mayer

Holger Schieferdecker schrieb:

Du? Ich denke bei dem Filter an Netzteil - Langes Kabel - Elko - kurzes Kabel - Last und dann an Netzteil, Elko und Last messen.

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Edzard Egberts

Am 01.08.2016 um 18:49 schrieb Edzard Egberts:

Das sind etwas dickere mit 25 mm^2. Da ich zum Test den Strom nicht so lange laufen lasse, reicht das.

15 m ergeben rechnerisch etwa 0,01 Ohm. Zusammen mit einem Elko von 4700

Holger

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Holger Schieferdecker

Am 01.08.2016 um 17:16 schrieb Bernd Mayer:

spezifiziert. Beim Kauf der Stromquelle hatte jedoch Rauscharmut Vorrang vor Geschwindigkeit. Im Beschaffungsantrag steht noch was von Response time < 2ms.

Er arbeitet nach dem Fluxgate-Prinzip, siehe hier ab Seite 27 (bzw. S.

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Holger

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Holger Schieferdecker

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