• Hallo nische


    dann wünsche ich dir einen schönen Aufenthalt ... traumhaft die Alp, Schuhe anziehen und gehen ....

    Du hast leider nichts darüber geschrieben, ob die Anschlüsse die Thermospannungen auch kompensieren. Selber habe ich es nie ausprobiert, stelle mir aber vor, dass mit jeder Lötverbindung wieder neue Themoquellen enststehen. Vielleicht weisst du darüber mehr?


    Der Brumm erstaunt mich (sehe ich ca 30mV Brumm, sofern du mit der x1 Probe misst) . Ich vermute, dass eine Abschirmung der Leitung nicht nötig sein müsste, da die gekauften Geräte alle ohne Abschirmung der Zuleitung daher kommen. Ich stelle mir vor, dass diese Thermoelemente sehr niederohmig sind, da müsste ein niederohmige OP Beschaltung den Brumm klein halten. Aber vielleicht mache ich da einen Denkfehler.


    Selber bin ich zufällig auch am I-Verstärker. Ich möchte einen INA139 zur Strommessung am Netzteil benutzen. Anfänglich klappte es aber überhaupt nicht, wie ich es erwartet hätte. Meine ersten Versuche waren gleich an einem Eigenbau Shunt R von ca. 3 mOhm (spielen da die Thermospannungen auch einen Einfluss?).
    Dann ersetzte ich den R mit einer 1.5V Batterie mit Poti, um kleine und saubere Spannungen zu bekommen. Ich sah die Veränderung, aber nicht wie erwartet mit einem Gain von 10 oer 100, je nach Lastwiderstand am INA139. Wie sagte ich, manchmal verläuft man sich und verliert an kleinen Dingen viel Zeit. Der INA139 braucht den Bezugspunkt, was mir dann erst heute nach dem Aufstehen in den Sinn kam. Masse des INA mit der Masse der der Stromquelle verbinden, erledigt.

    Gruss

    Pius

  • Ich komme zurück auf mein posting vom 18. Juli 2020 . Das thema war ein messverstärker.

    Zuerst eine berichtigung. Die beiden elkos waren falsch platziert. Sie gehören vor die 10uH-drosseln.

    https://community.hobbyelektroniker.ch/index.php?attachment/518-instrumentationsverstärker-jpg/

    https://community.hobbyelektroniker.ch/index.php?attachment/519-messverstärker-korrigiert-jpg/


    Genaueres über termoelemente bei WIKIPEDIA


    pic0.jpg

    Der messverstärker mit den anschlüssen für +12V GND -12V, Signalleitung geschirmt, Thermoelement und Ausgangsleitung mit BNC-Stecker.

    Links oben der messpunkt schwarz ummantelt. Beim gelben kästlein befindet sich die sogenannt "Vergleichsstelle", das heisst wo das Thermoelement auf die kupferleitung übergeht.


    Thermoschema.jpg


    pic1.jpg


    Angedacht war, die messeinrichtung mit eiswasser und kochendem wasser zu eichen.


    Eichen der Messeinrichtung mit Eiswasser und siedendem Wasser

    • Vergleichsstelle isoliert in eiswasser getaucht bei 0 grad celsius halten
    • Termoelement isoliert in Eiswasserwasser tauchen. Anzeige auf 0 stellen
    • Termoelement isoliert in kochendes wasser tauchen. Anzeige auf 99 stellen

    Basel liegt auf 279 müber Meer.

    1 Grad Abnahme der temperatur für kochendes wasser pro 300 Höhenmeter.

    Demgemäss kocht Wasser in Basel bei Normaldruck bei 99.07Grad Celsius


    Daraus wurde nichts. Ein angeschlossenens multimeter zeigte keine brauchbaren werte.

    Mit dem Oszilloskop sah ich:

    pic2.jpg  pic3.jpg


    AC gekoppelt Eine 50 Hz störspannung 1.5V pp. DC gekoppelt ein offset von 3.2 V


    Durch erhitzen des thermoelementes sah ich mit diversen einstellungen dass das messgerät funktioniert.

    Ich schliesse daraus:

    • Die ganze messleitung bis zur vergleichsstelle muss auch abgeschirmt werden.
    • Vermutlich muss beim verstärkereingang ein 50 Hz-filter eingebracht werden.
    • Der verwendete instrumentenverstärker hat ein GAIN von 1000. Eine einstellbare verstärkung wäre nützlich.
    • Der offset muss korrigierbar sein.

    Alternativ wäre so etwas denkbar:

    instrumentenverstärker1.jpg
    Soweit diesmal. Für eine woche weile ich auf alp-flix. Heit e tolli zyt

    nische

  • Kai, ich vermute dass Du der sache auf den grund kommst.

    Ich kenne das aus solchen beispielen:

    amplifier-example.gif

    Also ic aufbohren und diode einsetzen 8o


    Ich kann hierzu nicht's weiter dazu beitragen, finde es aber spannend und anregend euren diskurs zu verfolgen!

    Danke, so geht "community"

    nische

  • Hallo Pius,


    Zitat


    Aber natürlich, OP wechseln und erledigt, dennoch, ich würde gerne genauer wissen, was die eigentliche Ursache ist.


    ja das würde ich auch gerne, aber ich muss gestehen, dass mein Wissen und erst Recht meine Erfahrung dazu nicht ausreicht, um der Sache alleine auf die Schliche zu kommen. Interessant ist ja, dass Du das gleiche Phänomen festgestellt hast wie ich, obwohl die Rahmenbedingungen (Bauteile, Breadboard, Stromversorung) recht unterschiedlich sein dürften. Inzwischen habe ich aber auf der „Learnabout Electronics“ eine Erklärung gefunden, die wahrscheinlich passt....


    nische


    Diese Learnabout Electronics Seite ist wirklich gut... Danke für den Link.


    @alle


    Auf der Learnabout Electronics Seite habe ich folgendes zu einer anderen Schaltung gefunden:


    Zitat


    Because of the way the output stage of the LM324 is constructed, there can be a problem with crossover distortion when the op amp is operating in class B. [...]


    The circuit suggested in Fig. 3.4.8 uses one section of a LM324 quad op amp, which has an output that works in class A but changes to class B with large signals. This can make it susceptible to crossover distortion. The recommended way to eliminate this is to force the output to work in single ended class A mode by connecting an external resistor between the output and either ground or supply. In this circuit a 10K resistor (R3 in Fig. 3.4.8) to supply eliminates crossover distortion. For different signal and supply levels the value of R3 may need to be varied, again - experiment


    Das würde das Verhalten erklären, dass diese "Treppe" am Nulldurchgang auftritt.


    Wienbrücken-Oszillator


    Gruß Kai

  • Lieber Kai


    ich bin noch nicht ganz sicher, dass ein Teil des Fehlers nicht von der Betriebsspannung verursacht wird. Ich hatte kurz nochmals Zeit und schaute mir die Spannung am Pin2 von U1 an, die ja lediglich eine reine DC Refernz sein sollte.


    U1_Pin2.png


    Nun, ein C (100n) an dieser Stelle entfernt das falsche Signal, hat aber nur unmerklichen Einfluss auf das Ausgangssignal (obere Kurve). Den Versuch, die gleiche Massnahme beim U2 anzuwenden, bringt auch keinen durchschlagenden Erfolg. Aber mir ist aufgefallen, dass bereits ein Finger an den Anschlüssen die Fehlerspannungen erhöht (ist ja vieles recht hochohmig.
    Besser (aus meinem Bauch heraus) wäre, diese DC Spannungen nur mit einem 47k zu realisieren, dieser dann von Pin2 auf den Abgriff des Trimmer und da gleich ein C gegen Masse. Dies würde zwei R sparen und die Filterung wäre nicht gleich am Eingangspin des OP.

    Die Nadel am Ausgang weist auf eine Induktivität hin, weil man mit einem C bestenfalls die zeitliche Position der Nadel verschiebt. Eine etwas höhere Last am Ausgang des U1 ergibt eine kleine Verbesserung (ich habe mit 10k probiert).

    Aber natürlich, OP wechseln und erledigt, dennoch, ich würde gerne genauer wissen, was die eigentliche Ursache ist.

    schönen Sonntag
    Pius

  • So.... ich habe die Schaltung noch einmal mit zwei LM741CN aufgebaut.


    Der Aufbau auf dem Breadboard hat sich dadurch natürlich etwas verändert.


    OpAmp-Breadboard2.png


    Die Signale sind jetzt absolut sauber. Ich habe die Betriebsspannung(en) noch mit zwei 100nF Keramikkondensatoren gegen Masse entstört.


    LM741-Signal-1.png          LM741-Signal-2.png


    Offenbar scheint der LM324 für diese Schaltung nicht die beste Wahl zu sein.


    Gruß Kai

  • Danke Kai

    ja, dasselbe erkennt man bei meinem Bild. Ich vermute da passiert etwas jeweils im Null-Durchgang, das den Spike verursacht.

    Ich werde morge noch schnell ausprobieren, wie die beiden OP's ohne den 47nF reagieren. Auf jeden Fall schwingt der LM324 sicher an, nur mit den parasitären C's.

    Gruss

    Pi

  • @Pius


    Das mit dem 47nF Kondensator war eine gut Idee... das Schema ist in dieser Hinsicht nämlich fehlerhaft. Es hätte auch ein 47nF sein sollen. Ich werde das noch korrigieren.


    Ich hatte heute nachmittag auch nochmal kurz gemessen. Dabei bin ich auch auf die Idee gekommen, dass es am OpAmp liegen könnte und nicht an irgendwelchen "Einstreuungen". Wie Du angeregt hast, habe ich mir das Rechtecksignal von Op1 genauer angeschaut, Dabei hat sich eine etwas eigenartige Flanke des Signals gezeigt:


    DS1Z_QuickPrint15.png


    Wie man sieht, gibt es an beiden Flanken so eigenartige "beulen". Wenn man das näher ranzoomt:


    DS1Z_QuickPrint14.png        DS1Z_QuickPrint16.png




    nische

    Es scheint sich um eine Art „Overshot“ zu handeln, nur ist es einer der „mittendrin“ stattfindet.


    Gruß Kai

  • Hallo Kai


    ich habe eben deine Schaltung kurz ausprobiert und siehe da, sie mach dieselben Faxen. Entgegen deinem Schema habe ich einen 47nF Kondensator alstelle von 47uF (damit passiert nichts brauchbares) eingesetzt.

    Hier das Bild:

    LM324.PNG


    Wenn ich aber einen LM348 benutze, alles Andere lasse ich identisch, dann sieht es wesentlich "runder" aus.


    LM348.PNG


    Die jeweils zweite Linie ist das Ausgangssignal vom ersten OP.


    Gruss

    Pius

  • Immer diese Frequenzen.

    [ ]

    Mich erinnert das ja irgendwie an die Reaktion von Spulen, wenn diese sich entladen. Es sieht wie eine induktive Reaktion aus. Weiß jemand von Euch, wie dieses Phänomen zustande kommt und wie sich das erklären lässt?

    Hoi Kai

    Ich denke dass es sich um überschwingung (overshoot) handelt.

    overshoot.jpg

    Das thema ist weit und physikalisch verankert. Es bleibt das überschwingen mit geeigneter zusatzbeschaltung möglichst gering zu halten.

    Es gibt fachlieratur zuhauf. Pius kennt vermutlich die mathematischen zusammenhänge.

    Weiteres auf Wikipedia

    auf der englischen Wikipedia ausführlicher

    und hier ein PDF mit einfachen erklärungen


    Freundliche grüsse und ein schönes wochenende wünschend

    nische

    P.S. Geht wieder mit dem töff auf tour ? :-)

  • Natürlich Kai, man blockt jedes Betriebsspannung einzeln gegen Masse ab. Ein einziger Massepunkt oder eine Fläche wären von Vorteil, aber dies ist meist schwer zu realisieren. Auf dem Steckbrett, da wo du das Netzteil anschliesst, würde ich mit einem Tantal und einem 100nF parallel auch wieder abblocken. Die Zuleitung vom Netzteil stellt auch eine Induktivität dar und kann gleichzeitig als Antenne arbeiten und so Störungen von Aussen aufnehmen. Wenn Du nicht sicher bist, ob dir das Netzteil Mist baut, probiere die Schaltung mit zwei 9V Blockbatterien, wobei das gezeigte Signal nicht auf die Versorgung deutet.

    Der OP selbst kann auch einen Teil an der Ursache ausmachen. Mit 1.3MHz GBW ist er schnell mal zu langsam.


    Versuche mal etwas mehr Last am OP zu treiben (ein R 10k gegen Masse am Ausgang von OP2). Das Signal am Ausgang von OP1 würde mich auch interessieren. Dort könntest Du mal mit einer kleinen Kapazität in der Gegenkopplung (parallel zu R4) ausprobieren. Die Nadel am Ausgangssignal kommt ja zurück auf den + Eingang des OP1 und wenn der OP schnell genug ist, dann geht es so weiter.


    Gruss

    Pius

  • Hallo Pius, ja der Abblockkondensator. Da muss ich jetzt aber mal doof fragen. Der Op hat zwei Betriebsspannungen, reicht trotzdem ein Kondensator?


    Ich hatte damit schon experimentiert. Allerdings ohne erkennbaren Erfolg. Teilweise wurde es eher schlimmer. Evtl. habe ich auch einfach nur die falschen Stellen ausgesucht. ;)


    Gruß Kai.

  • Hallo Kai

    wie so gerne, gebe ich meinen Senf dazu. ;)

    Ein schönes Beispiel eines Generators zeigst Du hier. Zu den Spikes kann ich im Augenblick nur mal Vermutungen anstellen:


    1)

    Auf deinem Aufbau sehe ich keine Block Kondensatoren am OP. Versuch mal je 100nF (Multischicht-Keramik) so nah am Pin der Betriebsspannungen beim OP gegen Masse zu schalten. Weiter wäre


    2)

    Der Aufbau auf dem Steckbrett erfordert lange Leitungen die einen induktiven und einen kapazitiven Anteil haben. Diese Leitungen stellen für ein Signal eine schlechte Anpassung dar. Wobei solche Effekte erst mit höheren Frequenzen ganz entscheidend Einfluss nehmen. Ein weiterer Schwachpunkt eines Steckbrettes sind die unterschiedlichen Massepotentiale (und Überganswiderstände der Kontakte) und da können bei höheren Frequenzen schon mal Probleme auftauchen. Weiter spielt es eine Rolle, wie lange der Masseanschluss der KO-Probe ist und wo man die Masse anschliesst.


    Übrigens, viele schöne Beispiele solcher Generatoren findet man in den Zeitbasen von Oscilloscopen, um die Horizontal Ablenkung (Zeitbasis) zu erzeugen. Da ist dann sehr entscheidend, dass die ansteigende Rampe sehr linear sein muss, damit die Darstellung der Hor-Achse stimmt, und dies bei Zeitbereichen von 0.1Sec bis einigen nS, je nachdem wie schnell das Oscilloscope ist.


    herzlichen Gruss

    Pius

  • Immer diese Frequenzen.


    Wie man bei meinem untenstehenden Beitrag über den Dreieckgenerator sehen kann, wird das Signal mit steigender Frequenz unsauberer. Das Dreieck ist zwar schön ausgeprägt, an den Spitzen bilden sich aber so dünne, immer länger werdende Striche wie man im folgenden Bild sehen kann:


    R10-Frequenz-2.png


    Wenn man sich das genauer anschaut, sieht das so aus:


    Stoerung-1.png


    Mich erinnert das ja irgendwie an die Reaktion von Spulen, wenn diese sich entladen. Es sieht wie eine induktive Reaktion aus. Weiß jemand von Euch, wie dieses Phänomen zustande kommt und wie sich das erklären lässt?


    Gruß Kai

  • Hallo zusammen,


    ich habe auch mal eine kleine "Übung" zur Erzeugung von nicht-sinusförmigen Signalen.


    Für bestimmte Zwecke wird in der Elektrotechnik eine andere Signalform als z.B. ein Sinus- oder Rechtecksignal benötigt. Als Beispiel sei hier der Analog-Digital-Wandler genannt, der mit einer Sägezahnspannung arbeitet. Unter anderem eignen sich auch OpAmps zur Erzeugung von Dreick- oder Sägezahnsignalen. Folgende Schaltung ist ein Beispiel, wie ein einfacher Signalgenerator gebaut werden kann, der dreieckförmige Signale erzeugt.


    Im ersten Bild sieht man den Aufbau auf einem Breadboard. Das weiße Kabel ist der Punkt, an dem das Ausgangssignal vom Op2 für das Oszilloskop abgegriffen wird.


    OpAmp-Breadboard.png


    In meiner Beispielschaltung habe ich einen LM324 verwendet. Das ist ein vierfach Operationsverstärker, wovon jedoch nur zwei OpAmps (1 und 4) verwendet werden. Die obere Hälfte des OpAmps (links) ist mit Op1 verschaltet, die untere ist Op4. Die Reihenfolge der Pins ist von rechts nach links: Ausgang, invertierender Eingang (-), nicht invertierender Eingang (+). Die mittleren Pins sind oben +UB und unten -UB (Datenblatt).

    Anders als im Schaltplan vermerkt, habe ich bei den hier gezeigten Messungen eine synchrone Spannung von +/-5V verwendet.


    OpAmp-Dreieck-Saegezahn-1.png


    Um das Funktionsprinzip zu beschreiben muss davon ausgegangen werden, dass der Op1 (in der Schaltskizze U1) als Startbedingung am Ausgang +UB ausgibt. Das Ausgangssignale ist über R5+R10 und dem Kondensator C1 das Eingangssignal am invertierenden Eingang des Op2 (U2). Dadurch entsteht an dessen Ausgang eine linear abfallende Spannung (weil invertierender Eingang).

    Unterschreitet diese Ausgangsspannung einen bestimmten Schwellenwert, so wechselt die Ausgangsspannung des Op1 auf -UB. Das geschieht deshalb, weil die Ausgangsspannung des Op2 ja über R3 die Eingangsspannung des Op1 ist. Das hat zur Folge, dass nun am Ausgang des Op2 eine stetig ansteigende Spannung ausgegeben wird. Wird wieder ein bestimmter Grenzwert erreicht, dreht sich alles wieder um und der Vorgang beginnt erneut.


    Der Op1 arbeitet quasi als nicht invertierender Schmitt-Trigger, während Op2 als sog. Integrierer arbeitet. Durch die Rückkopplung der Ausgangsspannung des Invertieres auf den Eingang des Schmitt-Triggers, erhält man einen Dreieckgenerator.


    Durch die drei Potentiometer kann Einfluss auf Signalform (R8), Frequenz (R10) und Gleichspannungsanteil (R9) genommen werden. So ist die Signalform von einem Dreieck- auf ein Sägezahnsignal änderbar.


    Beispiele für die Änderung des Gleichspannungsanteils (Potentiometer R9)


    R9-Gleichspannungsanteil-1.png          R9-Gleichspannungsanteil-2.png


    Beispiel für die Änderung der Signalform (Potentiometer R8)


    R8-Signalform-1.png          R8-Signalform-2.png


    Hier kann man schön erkennen, wie die Fläche der Rechteckspannung zu der dreieckförmigen Spannung integriert wird.


    Beispiel für die Änderung der Frequenz (Potentiometer R10)


    R10-Frequenz-1.png          R10-Frequenz-2.png


    Gruß Kai

  • nische das ist nun aber off topic


    Ja, natürlich meinte ich mit der Messung an Zellen, dass es sehr entscheidend sein kann, das Verhalten einer Wand oder besser deren Widerstand zu kennen. ;)

    Es war mein spannendster Job den ich am Physiologischen Institut hatte, der meiner Neugierde in den jungen Jahren entgegen kam. Das Gerät, ein Voltage Clamp, genauer ausgedrückt ein Einzelelektroden-Voltage-Clamp diente zur Untersuchung von einzelnen Zellen.(Vielleicht fallen mir meine Unterlagen wieder mal in die Hände), das folgende Bild zeigt das Prinzip des Gerätes:


    pasted-from-clipboard.png



    Quele: moleculardevices


    Betriebsspannungen sauber zu halten ist immer schwierig. Im genannten Gerät benutzte ich zwei Batterien für die Referenzdifferenz am Instrumentationsverstärker Eingang. Da an der Stelle kaum Strom fliesst, waren die Zellen fix im Gerät verbaut.

    Aber ich sehe an den Drosseln, die du verwendest, eine bestimmte Sensibilisierung für „sauberen“ Strom. Aber aufgepasst, Kondensatoren sind nicht gleich Kondensatoren und die beim gezeigten Längen der Leiter können die Theorie des Filterns schnell zu Nichte machen. Aber das ist wieder ein anderes Thema, das Dich nicht vom Ausprobieren abhalten soll.


    Was willst Du mit dem Verstärker ausprobieren?


    schönen Sonntag
    Pius

  • Analog und OpAmp


    006


    KaiR

    Wenns dir recht ist, lösche deine letzten beiden posts. Die braucht es jetzt nicht mehr.



    @alle

    Ich blende zurüch zum Montag, 13.07.

    Zuerst hat es Kai erwähnt,

    Was ich im Kurs im Zusammenhang mit einem Subtrahierverstärker gelernt habe ist, dass der Eingangswiderstand des nicht invertierenden Eingangs i.d.R. höher ist als der des invertierenden. Darum wird ein Instrumentenverstärker genutzt..

    dann antwortete Pius

    Zut A

    Dazu sah ich vor kurzem ein interessantes video auf youtube, welches von opamp-kaskadierung handelt. Die gesamtverstärkung wird auf mehrere opamps kaskadiert um den frequengang zu erhalten. Auch das rauschen soll sich dadurch nur minimal erhöhen. Sehr interessant, schau hier .


    Zu B

    Da war das schaltbild eines instrumentenverstärkers zu sehen.


    Zu C

    Pius erwähnt seine praxis mit dieser art verstärker. Es wird die messung an einer zelle erwähnt. Ich nehme an das es sich um biologie handelt und nicht um knast - - - Ist dem so Pius? ;)


    Mit euren antwortenhabt ihr mein interesse geweckt. Darauf ging ich auf suche nach einem schema mit eingetragenen werten und lötete die schaltung kurzerhand zusammen. Es kommt ein quad-opamp TL084 zum einsatz.

    Instrumentationsverstärker.jpg messverstärker-korrigiert.jpg


    Mit den ersten messungen machte ich mich mit den formeln für Gain und für Uout bekannt.

    formeln.png

    Aus Wikipedia ^

    ------------------------------------------


    Diese erste schaltung hat eine verstärkung von 1000. Ich bekam schwierigkeiten und stiess an die grenze meiner spannungsmesser. Auch die bereitstellung einer sauberen spannung von 1 bis 5 mV bereitet mühe.


    Darum jetzt in planung ein zweiter diskreter aufbau nach dem folgenden schema.

    diskret.png

    Die erklärung im dokument ist kurz, aufschlussreich und verwendet geeignetere opamp sowie 0.1% R-toleranzen

    Hier der Link zum Dokument


    Final müsste man es noch mit einem Instrumentenverstärker-IC versuchen und die werte vergleichen.


    z.B.

    ic.png

    Natürlich verwendet man für solche schaltungen metallgehäuse, entsprechend mit bnc-buchsen/steckern versehen. Wer etwas ensthaftes machen will, verwendet vermutlich ein pcb (PrintedCirquitBoard)


    Für meinen ersten versuch nahm ich weissblech (kann gut gelötet werden). Nach ausseen führen gut geschirmte leitungen.

    Beim zusammenlöten streiche ich jeweils die fertigen verbindungen auf dem schema ab, damit kann man fehler gut vermeiden und nichts bleibt vergessen.


    Zum schluss noch zwei link ins elektronik-kompendiam zu den Minikursen:


    Echter Differenzverstärker I


    Echter Differenzverstärker II


    Heits guet und schöne sunntig

    nische

  • nische: Ich glaube da hast du mich missverstanden. Ich hatte erst nicht geschnallt, wie du hier die Youtube Videos einbettest. Aber inzwischen habe ich es selber herausgefunden.


    Gruß Kai