Wie kommt die Störung ins Oszi?

Der Opamp sieht in diesem Szenario nur einen 47uF Kondensator mit einem "um 0.27ohm leicht erhoehten ESR" vom Ausgang nach Masse. Das ist R6 plus RM101 in Serie, und das koennen die meisten Opamps nicht gut verknusern. 0.27ohm ist fast wie ein Draht.

Am 22.05.11 19.07, schrieb Edzard Egberts:

Die kapazitive Last IST Dein 47uF-Kondensator.

V.

Hallo Edzard,

Wovon träumst Du eigentlich nachts?

Träum weiter. R6/R5 ist hier grob angenähert bei über 200000. Das dürfte nicht mehr unter der Kategorie

Mal ein anderer Sichtwinkel (ich kann leider immer noch nicht behaupten, dass ich das verstanden hätte):

Der dicke Kondensator von Ausgang auf Eingang kann für Wechselspannung doch einfach als Kurzschluß gesehen werden? Damit hat die ganze Schaltung für alles, was nicht Gleichspannung ist, Einheitsverstärkung und wenn eine Wechselspannung da durch geht, sieht die am Ausgang vom OpAmp die 0.22 Ohm. Sobald ich einen "Grenzwertübergang" zur Gleichspannung mache, fällt der Kondensator aber raus und ich bekomme den hohen Verstärkungsfaktor der Widerstände, damit sieht die Schaltung für Gleichspannung einen Ausgangswiderstand von 56 k.

AFAIK vertragen OpAmps keine kapazitive Last wegen der auftretenden Phasenverschiebung des Signals, aber ich sehe durch diese Schaltung eigentlich kein bedeutsames Wechselsignal durchgehen und die soll ja auch nur rein statisch funktionieren. Um einen Arbeitspunkt zu halten, brauche ich allerdings auch diese exorbitante Verstärkung nicht (die wäre nur nötig, um bei Lastwechsel - der nicht vorkommt - unter 1 mA Differenz zu bleiben) und könnte da problemlos einen größeren Widerstand einsetzen. Allerdings ist der Kondensator ja sowieso nicht bestückt, der war nur beim fliegenden Aufbau mit Kabeln nötig (und hat da gewirkt).

Marte Schwarz schrieb:

Hatten wir schon und habe ich eingesehen. Dass die Außenschaltung da wahrscheinlich nicht mehr viel beeinflusst, ist mir auch klar.

Niederohmig wegen Offsetstrom und Rauschen und ich frage mich da, warum nicht so niederohmig, wie ich noch Standard-Widerstände bekomme und ein definiertes Verstärkungsverhältnis einstellen kann, das den Ausgang nicht zu sehr belastet?

Die Kondensatoren habe ich beim Lochraster-Drahtaufbau reingepfriemelt, weil das am Schwingen war (und die das erwartungsgemäß beseitigt haben), die Leiterplatte funktioniert aber jetzt auch ohne Kondensatoren (!).

Interessante Anregung - also wirklich Open-Loop-Verstärkung und einen kleinen Integrator gegen die Schwingneigung und Störungen. Das leuchtet mir jetzt ausnahmsweise mal ein. :o)

Nein, ich wollte einfach nur einen definierten Verstärkungsfaktor einstellen, damit das nicht bei der kleinsten Störung zappelt.

Kein Problem, mit Software waere es umgekehrt, da wuerde es mir so gehen :-)

Genau da liegt das Problem. Der Ausgang sieht fuer Wechselspannung mit zunehmender Frequenz fast einen Kurzschluss. Der einzig uebrigbleibende Widerstand ist die Serieschaltung aus R6, RM101 und dem ESR plus Z des Kondensators. Selbst bei einem billigen Kondensator aus der unteren Schublade duerfte sich das im Bereich weniger Ohm bewegen und das kann der Opamp nicht treiben. Bestenfalls macht er die Schotten dicht, schlimmstenfalls verhaelt er sich nahc Murphy's Law und schwingt.

Schon, doch das nutzt alles nichts wenn er schwingt. Selbst wenn er es nicht tut dann fuehrt das dazu dass er AC-Stoerungen nicht mehr ausregeln kann. Weil er gegen den Beinahe-Kurzschluss bei hoeheren Frequenzen nicht mehr ankommt. Bei 100Hz sind 47uF plus Widerstaende weniger als 35ohm, das packt der Opamp kaum noch und kann dann nichtmal Brumm gescheit ausregeln weil der bei Euch meist mit 2x50Hz zuschlaegt. Stoerungen. Das 217Hz Geballere eines GSM Handy schafft er erst recht nicht.

Das gilt uebrigens auch fuer einen Integrator (mit erheblich groesserem R6). Wenn da der Kondensator und somit die Zeitkonstante zu gross ist bekommst Du hoeherfrequente Stoerungen nicht ausgeregelt. Der Opamp "sieht" die nicht.

Den Gefallen tut einem ein Opamp meist nicht. Es reicht der AC-Anteil in dessen Rauschen und das Dingen faengt voll an zu singen. Mit diesem Prinzip funktionieren die meisten Oszillatoren, das Rauschen wirkt wie ein Kickstarter.

Das ist so aehnlich wie "Ich habe da hinten mit dem Hammer gegengehauen und es hat dann endlich funktioniert" :-)

Na also, so habe das (und folgendes) dann doch noch kapiert. Außerdem ist mir noch eingefallen, dass man die Eingänge sowieso symmetrisch beschalten sollte und danach irgendwas um die 50 Ohm angemessen wäre.

Das ist eigentlich in Ordnung - die Schaltung sitzt in einem Metallgehäuse und höherfrequente Störungen sollten sowieso in der Trägheit der Glühbirne untergehen.

Na ja, immerhin hatte ich eine ganz konkrete Vorstellung, wo ich mit dem Hammer gegenhauen musste... ;o)

Gleichen Eingangswiderstand an den Eingaengen nimmt man damit sich die Bias Currents ausgleichen. Peinlich, aber ich weiss nicht mehr wie die an der Uni auf Deutsch hiessen. Oft macht man das bei derartigen Schaltungen so dass man in der Gegenkopplung was paessliches nimmt. Paar kOhm oder so. Dann kommt in Serie mit IN+ ein Widerstand der den Eingangswiderstand dort auf den gleichen Wert anhebt. Oder macht den Eingangsteiler eben so dass es passt.

Allzu traege sind Gluehbirnen nicht. Wir haben schon welche mit einige zig Hertz moduliert.

:-)

Habe ich in Software Source Code auch schon gesehen. Kommentarzeilen wie "If you change this constant too much the routine can fail to converge. No clue why. Best not to touch it".

So, ich habe gerade festgestellt, dass mein Etappenziel erreicht ist - die Stromkurve bildet genau die Temperatur ab, dazu mehr am Schluss. :oP

Erst mal zur Schaltung:

Am meisten hat mir Martes Vorschlag mit dem I-Regler gefallen, deshalb habe ich das ausprobiert:

R6 = 56 Ohm, C8= 100 nF (nix passenderes da) und R5, C9 herausgeworfen. Das mit 56 Ohm ist immer noch etwas knapp (wenn das ein RC-Glied auf Masse wäre, würde der OpAmp so ab 800Hz langsam in die Knie gehen), aber immerhin etwa 300 mal weniger Last als vorher. Niederohmig finde ich einfach gut, kann ja C8 noch etwas kleiner machen... ;o)

Ergebnis der Aktion: Der 1V-Ripple wird bis unter die Nachweisgrenze ausgeregelt, statt dass 10 mV verbleiben. :o)

Dann zum Messproblem:

Wie angekündigt habe ich mir heute mal das "Multimeter" zur Brust genommen und festgestellt, dass ich da Integrationszeit und Auflösung höher setzen kann. Außerdem habe ich verschiedene Messungen von Rauschen bei Kurzschluss und mit Schaltung, sowie AC-Kopplung gemacht, wobei mit AC-Kopplung kaum Störungen angezeigt wurden - sowohl "Nulllinie", als auch Betrieb mit Schaltung gaben eine hinreichend glatte Linie (Schwankungen unter 1/10 mA). Und die Störungen bei den anderen Messungen waren unabhängig davon, ob die Schaltung an oder aus war.

Die zweite Überraschung war dann die Integrationszeit für die DC-Messung, damit habe ich eine glatte Kurve bekommen. Na ja, fast glatt

- da waren dann noch so ein paar Zacken und gelegentlich auftauchende Schwankungen, die doch schon wieder für ein Stirnrunzeln sorgten.

Zum Schluss:

bin ich auf die Idee gekommen, mal auf den Kühlkörper des Messshunts zu blasen, worauf die Kurve kräftig in den Keller ging und sich meine Stirnrunzeln schlagartig glätteten: Die Kurve zeigt doch glatt an, wann ich hier herumhampele und Wind mache. :o)

Danke, das isses dann, Experimente mit Oszi und Messverstärker kann ich mir damit wohl sparen. Ich bin mir jetzt hinreichend sicher, dass der Strom sauber ist und ich weiß, wie ich einen derart präzisen Strom erzeuge und nachweise. Morgen kann ich dann das eigentliche Problem angehen und dem controllergesteuerten Gerät die Schwankungen austreiben, da geht es dann mit dem Voodoo richtig los... ;o)

Hallo Edzard,

Solange es nicht zu niederohmig wird... Du solltest eben einige Dekaden über dem Shuntwiderstand bleiben, zu niederohmig wird das schnell zur nächsten Fehlerquelle und wenn ich mich recht entsinne hast Du da ambitionierte Ziele. Ein P-Regler mit einer Schleifenverstärkung von mehreren hunderttausend gerät schon mal ins singen, da brauchts nicht mehr viel mit Totzeiten und Co.

Wie sagte mein Werkstattmeister in alten Tagen so schön: Kaum macht mans richtig, schon funktionierts ;-)

Nennt sich Temperaturkoeffizient. IMHO solltest Du Dich nach einem besseren Shuntwiderstand umschauen, dessen Temperaturkoeffizient geringer ist.

Marte

Am 23.05.11 15.55, schrieb Joerg:

offset current, bias current ;-)

Am 23.05.2011 18:39, schrieb Marte Schwarz:

Bei der angestrebten Genauigkeit muss man auch auf Thermospannungen achten. Wenn ein Widerstand an einem Ende heisser ist als am anderen, dann produziert er ziemlich viel Thermospannung, und zwar viel mehr als ein Thermoelement.

Ausserdem verhalten sich Chipwiderstände wie Dehnmessstreifen, wenn man die Platine biegt, oder wenn Thermische mechanische Verspannungen entstehen. ;-)

:-)

Nee, nee, in der Klausur war das alles strikt in Deutsch angegeben und anzugeben. Leider durfte man keine Spickzettel mitnehmen, war dann immer so eine Sache. Wenn einem die alemannischen Lehrbuecher zum Lernen zu teuer waren konnte das Nachteile haben. Eingangsruhestrom vielleicht? Passt nicht so ganz, aber so aehnlich hiess das m.W.

Als ich dann viele Jahre spaeter zum ersten Mal das Wort Hochsetzsteller las ist mir allerdings fast der Kaffee rausgeprustet.

Hallo Peter,

Wieso mehr als ein Thermoelement? IMHO hat man ziemlich genau zwei Thermoelemente auf dem Shuntwiderstand und es müsste mit komischen Dingen zugehen, wenn die Temperatur auf dem Substrat nennenswert auseinanderdriften würde.

Marte

Am 23.05.2011 15:55, schrieb Joerg:

Offsetstrom = input offset current

mittlerer Eingangsruhestrom = input bias current

Passt scho für den input bias current. Wobei es davon wohl nicht zwei gibt - der bias current ist AFAIR als arithmetischer Mittelwert der beiden Ströme in invertierenden und nichtinvertierenden Eingang definiert. Und wie die nun wieder heißen...

Auch das ist Fortschritt: solche Zeiten sind vorbei.

V.

Das ist aber doch Denglisch, nicht?

Aha, danke, dann hat mich meine Erinnerung nicht ganz getrogen. Irgendsowas schwante mir noch, nur habe ich den ganzen Vorlesungskram nicht mehr.

Am 23.05.2011 19:49, schrieb Marte Schwarz:

Bei Drahtwiderständen vielleicht. Insbesondere bei Kohlewiderständen, aber auch bei Metallfilm sind die Thermospannungen sehr hoch. Ich hab das mal durch Zufall bemerkt, man kanns leicht mit dem Finger oder dem Lötkolben ausprobieren, es sollte aber auch im Datenblatt stehen, falls verfügbar.

Die Differenz? Input Offset Current. Da haette ich aber echt keinen blassen wie das in Deutsch heissen koennte.

Nicht so ganz. Ich habe mit einem Projekt zu tun wo eine Anlage von einer deutschen Firma dabei ist. Die komplette Ingenieurs-Doku in Deutsch. Mit netten Kuerzeln wie HW-Abt drin. Dem Kunden fiel ein Brocken vom Herzen als ich denen sagte dass ich Deutsch verstehe. Da haette hier wirklich niemand drauf kommen koennen dass das nicht Hardwareabteilung sondern Halbwellenabtastung heisst. Aber nun will ich nicht mosern, auch hier stehen EU-Touristen schonmal kopfkratzend vor Schildern wie "Ped Xing" oder Wegweisern wie"BX PKWY" (nur dass man bei dem mit 100km/h in wenigen Sekunden Bescheid wissen sollte).