Wie einstellbaren Eingangsverstärker für Digi-Oszi b auen?

Wir haben ein bischen mit AD Wandler und USB experimentiert und es ist ein Datenaquisitionsboard mit USB Schnittstelle und schnellen Wandlern (erst mal bis 50MS/s) entstanden, also ein kleiner digitaler Oszi. Nur der Eingangsverstärker ist noch mangelhaft. Ich hätte gerne eine digital einstellbare Verstärkung und hohe Eingangimpedanz und alles bei einer hohen Bandbreite (20-50MHz) und möglichst klein und billig. Wie macht man das? Für die einstellbare Verstärkung hatte ich 2 Ideen:

  • Reed-Relais verwenden - groß, mechanisch + gute Trennung, hohe Spannungsfestigkeit, wenig Rauschen
  • OPs mit Disable verwenden, mit verscheidenenen Verstärkungen in Serie/Parallel - viele OPs, mehr Verzerrungen + klein, schnelle Umschaltung, keine bewegten Teile

Für die Eingangsstufe habe ich gar keine Lösung, da die schnellen OPs zu große Bias-Ströme haben. Bias-Kompensation? Diskrete JFET-Verstärkungsstufe?

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Dan Oprisan
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Dan Oprisan schrieb:

Hallo,

da w=FCrde ich an einen digitally controlled variable gain amplifier (VGA= )=20 denken, z.B. den AD8369 f=FCr bis immerhin 500 MHz.

Bye

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Uwe Hercksen

Dan Oprisan schrieb:

Vertikalverstärker für Oszis verwenden üblicherweise einen Verstärker mit fester Verstärkung und einen passiven schaltbaren Eingangsabschwächer. Dadurch werden Signalspannungen bis zu mehreren Hundert Volt möglich, was bei einem Verstärker mit Verstärkungsumschaltung nicht so leicht ginge.

Passive Abschwächer mit den gewünschten Frequenzeigenschaften zu bauen ist gar nicht so einfach. Layout ist da sehr wichtig, weil schon winzige Streukapazitäten merkliche Fehler verursachen können, gerade wegen der hohen Eingangsimpedanz.

Oszieingänge haben üblicherweise eine Eingangsimpedanz von 1MOhm ||

10-50pF, woran man zwecks Kompatibilität mit Standard-Tastköpfen möglichst nichts ändern sollte.

John Addis hat einen Beitrag in Jim Williams' Buch "Analog Circuit Design: Art, Science, and Personalities" geschrieben, der sich um Vertikalverstärker dreht. Da geht's zwar in erster Linie um Geschichtliches, bis hin zu den 70er Jahren, also erwarte nicht daß Du eine fertige Bauanleitung bekommst, aber interessant ist es trotzdem.

Bei ordentlichem Abschwächer sollten Bias-Ströme einen DC-Fehler erzeugen, der durch die Kalibrierung ausgeglichen werden kann. Daher würde ich sagen daß die absolute Höhe der Bias-Ströme nicht besonders kritisch ist, solange sie konstant sind und der Einstellbereich der Kalibrierung ausreicht. Viel wichtiger ist Langzeitstabilität und sauberes Impulsverhalten.

--
Cheers
Stefan
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Stefan Heinzmann

"Stefan Heinzmann" schrieb :

Verstärker

Das weiss ich, geht aber nur mit Relais, und davon wenigstens 2 pro Abschwächer. elektronische Schalter, a la cd4066, sind erstens nicht hochspannnungsfest zweitens haben sie eine nicht vernachlässigbare Kapazität bzw. on/off- Widerstand.

bauen

winzige

der

Deshalb hat man parallel zum Widerstandsteile auch noch einen kapazitiven Teiler mit Trimmers um diese Kapazitäten zu kompensieren.

Okay. Wenn man aber höhere Impedanzen erzielt, kann man die aber wannimmer schlechter machen, falls man einen Tastkopf anschliessen will.

besonders

Aber bei jedem Abschwächer hat man eine andere Biasspannung. Okay könnte man wegkalibrieren: Eingangssignal über lange zeit mitteln (Tiefpass) und dann dem Signal abziehen (oder dem Vref des ADC). geht auch per Software, man verliert aber ein Stück aus dem Dynamikbereich des ADCs.

Ich suche vielleicht doch eine einfachere, wenn auch nicht sooo gute Lösung gibt.

Vielen Dank, Dan

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Dan Oprisan

"Uwe Hercksen" schrieb:

(VGA)

Danke, nicht schlecht. Mal sehen ob der bezahlbar ist. Dann bräuchte ich noch einen hochohmigen Eingangsverstärker.

bye, Dan

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Dan Oprisan

Hallo Dan,

Sieh mal den AD603 an. Sollte in der Bandbreiet reichen, die Verstaerkung laesst sich dB-linear ueber 40dB steuern. Hat aber 100 Ohm Impedanz, sodass ein FET Folger davor muss.

Gruesse, Joerg

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Joerg

"Joerg" schrieb:

Ohm

Den Ansatz mit diskreter Eingangsstufe und dann einstellbarem Verstärker finde ich ganz gut. Gibt es irgendwelche Tricks beim Bau eines sochen FET-Folgers? Einfach ein FET und ein Source-Widerstand ist wohl ein bischen zu einfach, da ich mir einen unbekannten und wahrscheinlich temperaturabhängigen Offset einhandele.

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Dan Oprisan

Hallo Dan,

Wenn bis herunter zu Gleichspannung gemessen werden soll, ist das nicht die richtige Loesung. Der AD603 ist ein HF Verstaerker, Offset spielt in dessen Zielanwendung keine Rolle.

Vielleicht waere es besser einen schnellen OpAmp mit verschiedenen Gegenkopplungswerten zu nehmen. Eventuell auch zwei, damit man bei jedem unter 20dB oder so bleibt und damit die Bandbreite gut ausnutzt. Davor koennte ein Puffer mit hochohmigem Eingang sitzen. Die gibt es bei National, LH0063 ist wohl zu dick hierfuer aber ich glaube die haben auch billigere. Solche "Unity Gain Buffer" haben kontrolliertes Offset Verhalten. Ist bei mir schon eine Weile her, weil ich nun meist schnelle Schaltungen entwerfe, wo Offset entweder keine Rolle spielt oder per Klemmung geloest wird.

Gruesse, Joerg

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Joerg

Hallo Dan,

man kann Dual-FETs verwenden und damit den Offset und die Drift=20 verbessern siehe Figure 9, Schaltungen d und h in:

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HTH

Bernd Mayer

--=20 Schr=F6der, Zypries, Schmidt - weg damit! usw.

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Bernd Mayer

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