Ruismeting Spanningsreferenties

rbeckers

Overleden

Bram, ik gebruik ook Wima C's.

De Tek is 10G ohm in?

blackdog

Golden Member

Hi René,

Dat vergat ik te vertellen (migaine terroriseert me op het ogenblik).
De TEK meter staat op de 10G Ohm stand, anders haalde hij nooit deze waarden, goed gezien :-)

Deze was ik nog vergeten, dit is de spanning over de 1K weerstand die de Lek aangeeft.
Wat je ziet is alleen ruis, vooral de ruis van de 10V Chinese referentie.
Ik ga dus naar 16 stuks van deze condensatoren toe en verwacht niet dat er dan veel meer lek zal zijn.
In ieder geval minder dan de elco die ik hier ook aan het testen ben, die trouwens ook erg goed is.
Hij verlangt alleen een lange tijd op een wat hogere spanning en daarna weer op 10V om de lek echt laag te krijgen.
Dit kan uren duren, ik hoop dus echt dat het met de ruisarme Fet opamp goed genoeg krijg of anders een mix van de LSK389 en de LT1028.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/Lek-condensatoren-02.png

Gegroet,
Blackdog

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.

Op 29 april 2015 17:54:37 schreef electron920:

Ik heb een aantal van die voltmeters 4,5 digit Blackdog heeft ze ook hier zit een 16 bit adc op deze heb ik vervangen voor een TI pin compatible en is precies het zelfde.

/ot vraagje aan electron920
Henk kan je me vertellen welke adc het is, ik heb hier een soortgelijke
meter die niks doet en iets van 400mA trekt en dat ic'tje staat niks
op.

/ot

duck-tape does miracles...so do I

Hi Peter R,

Ik weet niet of je ook het 4,5 digit type heb het zijn best leuke metertjes een type er onder heeft alleen de microprocessor deze heeft een 12 bit adc aan boord maar het type wat ik bedoel heeft de zelfde micro maar een externe adc van 16 bit.

Wat heb ik in eerste instantie willen proberen kijken of die adc een namaak was maar wat is namaak alsof alleen LT TI ST AD enz enz alleen een chip kan ontwerpen vindt ik persoonlijk kort door de bocht dus chip er uit daar staat overigens wel een smd type op maar goed TI er in ADS1115 kost €7,- bij Conrad dat is duurder als de hele module maar ja voor het experiment en is het zelfde in mijn klimaatkast -10 tot + 50 graden niets aan de hand.

Ik wil nog steeds de I2C bus uitlezen die jongens zijn best slim in die micro zit een stukje geheugen daar schalen ze de precisie dus de deler maar ook de compensatie over de temperatuur.

Ik heb ook de ingang deler aangepast Blackdog heeft dit in een van zijn andere topics al eens aangehaald maar geloof me dat maakt niets uit de ze verwerken de Tc van die deler wat wel helpt de totale module inbouwen en middels een weerstand als verwarming afregelen en op die temperatuur houden dan heb je een hele goede meter.

Gr Henk

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
blackdog

Golden Member

Hi Heren, :-)

Deze keer van alles door elkaar en als eerste de condensatoren voor aan de ingang van de eerste trap.
Ik had nog 20x 22uF besteld en besloten ze alle 20 te gaan gebruiken.
Daar hangen ze dan, 2uF te kort volgens de meter, niet slecht voor 10% condensatoren.
Jammer genoeg heb ik geen plaatje voor handen van de Q meting, deze is ruim 400, meestal meet hij rond de 435.
Dit moet 4 draads gemeten worden ander blijf de Q rond de 40 hangen door de verliezen in de bedrading.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-11.png

Dan eerst even dit, Hewlett speelde voor Sinterklaas vandaag, 10 stuks!!! verloop printjes, mijn dank is GROOT!
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-15.png

Direct de kniptang in een van de printjes gezet om er voor te zorgen dat het verloop printje straks op de preamp print past.
Aan de bovenzijde kan je zien dat er aan geknipt is en het met een vijl is afgewerkt.
De printbanen die niet nodig zijn heb ik ook verwijderd.
Om er voor te zorgen dat de pennen recht zitten heb ik twee IC voetjes in een breadboard gezet en daar de pennen weer in gedrukt.
Deze staan hierdoor mooi vertikaal en de pennen zitten hierdoor ook mooi in het verloop printje.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-12.png

Alles wordt voor het solderen ingesmeerd met Haarlemmer Olie *grin* (SMD Flux)
Het wordt gesoldeerd mer een 2,5mm beitel punt op 350C en soldeer van 0,4mm, ja gewoon loodhoudend.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-13.png

Het was wel een klein beetje een hel om het IC te solderen, maar het is gelukt.
De SMD weerstanden op de hoekpunten zijn 2x 1K 1%, 500 Ohm, samen met de 10 Ohm naar grond geeft dit een gain van 51x.
Dit is een van de 4 opamps die ik ga testen, en ik hoop dat ik door het verlagen van de gain van 100 naar 51 de 100Khz binnen 1dB haal.
De +ingang doorverbindingen zitten nog niet op dit printje, klusje voor morgen.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-16.png

Dit is de schakeling die ik vanavond heb getest, een versterker trapje da 26 of 46dB versterkt.
Je kan zien dat de tweede opamp zich "binnen" de loop van de eerste opamp bevind.
Dat is meestal vragen om moeilijkheden, hoe kan het dan doet het bij mij goed werkt?

Uitleg waarom dit zo gebruikt is
Ik heb besloten de meetversterker ook te willen gebruiken voor ruismetingen aan voedingen en voedings IC's (analoog)
Hiervoor heb ik een bandbreedte nodig van 100Khz binnen een dB of 2 voor de eerste twee versterker trapjes.
Door de twee trapjes op deze manier te combineren haal ik een hoge gain en grote bandbreedte.
Het tweede trapje staat vast ingesteld op een versterking van ongeveer 5x, de rest van de gain wordt door het eerste trapje verzorgt.
De gain wordt omgeschakeld door een relais tussen 26 en 46dB.
De eerste opamp ziet alleen de positieve ingang van de tweede opamp, en doordat hij hierdoor niet belast word heb je de maximale loopgain.
Deze is weer nodig voor de 46dB gain stand, om de bandbreedte bij 100Khz zo recht mogelijk te houden.
Ik zie bij ruim 100Khz nog geen "slewing" optreden, dus dat zit goed met deze combischakeling.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-14.png

Ik laat hier alleen even een lijstje zien van de 46dB stand, wat de afval in de hoge frequenties betreft
33Khz 0,1dB
49Khz -0,2dB
61Khz -0,3dB
72Khz -0,4dB
81Khz -0,5dB
89Khz -0,6dB
100Khz -0,74dB

Bij het meten heb ik de ingangsweerstand van 250 Ohm verlaagt naar 200 Ohm, dit samen met de 50 Ohm van de generator geeft weer de goede waarden, tot een paar honderd Khz is dit geen probleem om het zo te doen.

Als laatste de blokweergave van de 46dB standbij 4V RMS en 50Khz.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-17.png

Nee! niet als laatste :-)
Ik heb ook nog even de ruis gemeten met de scoop, de stand van de scoop is 2mV en de gain is hier 200x.
De Tot Top waarde is ongeveer 1mV deze moet dan nog door de gain van het versterker trapje gedeeld worden, dit is dan 1mV/200 = 5uV
De scoop staat ingesteld op een bandbreedte van 63Hz, de echte waarde kan ik later meten als ik de filters klaar heb.
Het is in iedere geval een aardige benadering.
De conclusie is, dat de ruis van dit trapje helemaal niet van belang is, als de 50x preamp hier nog voor komt, deze is dan ruim dominant.
De ruis is gemeten met de 250 Ohm weerstand aan massa verbonden en het breadboard woordop de schakeling zich bevind in een metalen huisje geplaast.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-10.png

Misschien dit weekeinde meer metingen...

Gegroet,
Blackdog

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.

Hi blackdog,

Mooie condensator gaat dat wel met de afmeting?

Voor wat het plaatje op de scope betreft ik moet toch nog steeds wennen aan het digitale beeldje zeker als het ruis betreft het wordt al snel een statisch plaatje echt digitaal!

Gr Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
rbeckers

Overleden

Bram, heb je niet overwogen om de 47pF gedeeltelijk te vervangen door een trimmer?

blackdog

Golden Member

Hi Heren :-)

Ik ben nog wat wezen sleutelen aan de 20/200x versteker om te kijken of ik er nog meer uit kon halen.

Dat is gelukt, de bandbreedte is nu voor beide bereiken bij 100Khz minder dan 0,25dB afval.
Dit heb ik bereikt door de tweede trap wat meer gain te geven, in het schema hieronder is R6 aangepast naar 499 Ohm.
De gain van dit trapje is hierdoor naar 9x gegaan, hierdoor heeft de eerste opamp meer loopgain over bij 100Khz en is hierdoor vlakker geworden.

Er is nog een aanpassing in het schema, de contakten van het relais zijn omgedraaid en dit is gedaan om de capaciteit aan pin-2 van de eerste opamp zo laag mogelijk te houden.
Ik heb vanmorgen een stuk of acht relais gemeten wat de capaciteiten betreft.
Ik ging er vanuit dat een DIL Reedrelais in de C form de laagste capaciteiten zou hebben, dus niet.

De gene met de laagste capaciteit die ik op voorraad heb, heeft een werkspanning van 4,5V met de daarbij behorende hogere werkstroom, dus niet zo geschikt voor mijn toepassing
Ik ben uitgekomen op een Aromat TF2E12V waar ik er nog een paar van heb.
De capaciteiten zitten met dit relais ruim beneden de 2pF naar de spoel toe.
Door nu ook de componenten om te draaien zoals nu in het schema aangegeven heb ik zo weinig mogelijk paracitaire capaciteiten aan pin-2. (als ik het printje goed opbouw)

René
Ja daar het ik aan gedacht, de 47pF condensator uit te rusten als trimmer, de hier aangegeven waarde is zo goed.
Hij is om de overshoot te beperken als ik een bloksignaal aanbied.
De rede waarom ik een bloksignaal aanbied is om te kijken of deze versterker schakeling stabiel is (dit voor de gene die het nog niet weten)
De overshoot is niet stabiel/constant, deze is afhankelijk van de grote van het uitgangs signaal.
Het kleinsignaal gedrag van een opamp in nu eenmaal anders dan het grootsignaal gedrag,
je kan dit in de datasheets van vele opamps zien aan de overshoot bij verschillende uitgangsniveau's

Als ik de stijgtijd van mijn functie generator beperk voor de opgaande en neergaande flanken dan wordt snel de overshoot minder.
Is dit allemaal van belang? Eigenlijk niet echt, de eerste trap wordt toch de bottleneck wat betreft de bandbreedte.
Deze 50x versterker zal boven de 150Khz al snel gaan afvallen, dus signalen met in verhouding grote amplitude bij hoge frequenties worden er niet aangeboden aan de 20/200x versterker.
Vanwaar de overshoot die optreed bij grotere signalen, dit is vrijwel zeker de slew rate beperking.
Bij sinus haal ik net 200Khz bij 10V RMS, zowel bij de 26 als de 46dB gain stand.

Dit trapje of variaties hier op, kan nog beter worden, zoals b.v. een veel grotere bandbreedte.
Ik heb dit trapje ook met een vijftal andere opamps getest, OP275, NE5532a, enz.
De OPA140/2140/4140 komt er voor mijn toepassing er het beste uit.
De OP275 en de NE5532a zijn gewoon te traag om hier goed te werken.
De snelste die ik voorhanden had is de LM6172, -1dB bij 200x gain 1,5Mhz :-) tja wat wil je ook 3KV slew rate...
Maar het ruisgedrag van de LM6172 is niet goed genoeg.

Het deel schema zoals het geworden is.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-20.png

Nog wat meetgegevens van dit trapje bij 200x gain om aan te geven hoe lineair dit trapje is en de ruisbeidrage.
Het eerst plaatje is bij 1Khz en 10V RMS uitgangssignaal, de groene trace is her residu dan uit de Analyser komt, vervorming ruisdominant 0,0037%
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-22.png

Dit is een meting bij 10Khz en ook 10V RMS, hier kan je zien dat er wel wat vervorming aanwezig is in het residu.
De analyzer geeft dit aan 0,0043% (kantelpunt 80Khz)
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-21.png

Henk
Ik heb een kastje waarvan ik denk dat het geheel inpast, het is een kastje van een oude 8 poorts gigabit switch, toen deze nog 250 Euro ex BTW koste...
Links bovenaan zie je een kleine zwarte trafo, goed afgeschermd met shield bruikbaar voor deze toepassing.
De CD is als referentie betreffende de grote van het geheel.
Rechts de de Wima Array :-)
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-23.png

Deze trafo heb ik ook nog, meerdere uitgangsspanningen, alleen een beetje groot.
Het kan ook nog dat ik de voeding in een appart kastje bouw, dit heb ik nog allemaal niet besloten.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-24.png

Henk, heb je je Fets al binnen? ik heb hier nog een stipje van 25 stuks liggen, kan er wel een paar in een zakje doen als je snel verder wilt?

Het spannenste wordt de eerste trap, ik ga eers testen met een enkele versie van de opamp de OPA140,
dit om te zien welke bandbreedte ik haal bij 50x versterking.
Als dit niet in de buurt te krijgen is van binen 2dB bij 100Khz,
zal ik mijn tweede trap die ik hierboven heb beschreven b.v. nog 6dB extra moeten laten versterken.

De gezamelijke bandbreedte van de versterkertrapjes en het Low Pas filter zal ongeveer -3dB bij 100Khz moeten worden.
Mijn uitgerekende 100Khz Lowpass kan ik altijd nog aanpassen zodat ik bij 100Khz een kleine lift krijg bij een Chebyshev filter met 1dB rippel.
We zullen zien hoe het uitpakt...

Genoeg getyped, tijd voor lunch en lopen!

Gegroet,
Blackdog

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.

Hi blackdog,

Ja past er in ik heb zelf wel gehad dat het niet paste afbreken dus vandaar mijn vraag.

Ik heb vanochtend de post opgehaald 100st binnen toch hartstikke bedankt voor het aanbod.

Mooie trafo trouwens.
Ik probeer ook altijd regelorganen te vermijden zijn overwegend toch minder stabiel en je moet ze afregelen!

Gr Henk.

[Bericht gewijzigd door electron920 op zaterdag 2 mei 2015 13:48:26 (19%)

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
haasje93

Golden Member

Hoi Bram

Dit ziet er allemaal weer mooi uit, vind het ook erg interessant volg dit dan ook weer op de voet.

Wat betreft het solderen van het ic, je zegt dat je solderen met zogenoemde sleeppunt niks vind.
Ik heb zelf op het werk ook een sleeppunt in mijn soldeerbout,
ik gebruik hem eigenlijk nooit met dat kuiltje ik gebruik hem zoals hij gebruikt moet worden eigenlijk altijd verkeerd ;-)

PS had je trouwens mijn mailtje afgelopen week nog ontvangen?

If a cluttered desk is a sign of a cluttered mind of what than is an empty desk a sign?
blackdog

Golden Member

Hi,

Henk
Laat je hier ook nog zien wat je opbouwd met de fets?
Dit als het kan/mag :-)

Haasje93
Sorry...
Je staan voor dit weekeinde op de planning, beetje druk met ontwikkeling,
mijn klanten en dan wil mijn vrouw ook nog aandacht, erg he ;-)

Leuk dat je weer meeleest!

Nu even de zon op zoeken....

Gegroet,
Blackdog

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.

Hi blackdog,

Ja ik heb 2 weken geleden een foto toestel aangeschaft.
Ik zal met de TS necessaryevil even overleggen of een nieuw topic starten wenselijk is ander neem ik zijn topic over.

Geniet even van het zonnetje.

Gr Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
rbeckers

Overleden

Bram, dit (GBW, Bw, Gain, Slew Rate, etc. ;)) komt altijd terug.

Een kleine opmerking m.b.t. reedrelais.
Dat had ik (ook) niet verwacht. Wat is het type nummer?

blackdog

Golden Member

Ha die René

Als ik het goed heb waren ze van Meder en Siemens 1x wissel contact.
Bij nader inzien kan het wel kloppen, de spoel zit over het reedrelais gewikkeld (over het glazen buisje).

Denk nu niet dat het hele grote capaciteiten zijn met het aangegeven relais van Aromat TFE2-12V was het bijna 1pF minder dan het Reed relais.
Dit op het totaal van bijna 2,5pF van het Reedrelais.

De rede dat ik hier op lette, was de vrij hoge weerstandswaarde van 50K voor de 200x gain setting van deze versterker.
Een paar pF extra daar en ik moet de compensatie weer vergroten en met een beetje extra nadenken blijft het een en ander beter beheersbaar.

Ik heb voor mijn uV meter een paar Reed relais gekocht die coaxiaal zijn dus een 50 Ohm impedantie hebben.
Deze zijn van het beroemde merk COTO en hebben als type 9002-12-10.
Mooie specs voor zo'n klein relais! maar ik heb hem niet in een wissel contact.
www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/COTO-Reed-Relais.pdf

Nu weer verder met de ingangstrap (50x versterker) kijken hoever ik kom wat bandbreedte betreft...

Gegroet,
Blackdog

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
rbeckers

Overleden

Meder en Hamlin ken ik.
Bij Coto ben ik in een fabriek geweest. :)

1pF is ook niet veel.

blackdog

Golden Member

Hi Lezers...

Ik ben weer lekker productief omdat ik er zin in heb :-)
Deze keer wat metingen aan de ingangstrap, deze met een enkele opamp uitgevoerd omdat dit wat bandbreedte betreft weinig uitmaakt.
I wou een echte indruk krijgen wat er mogelijk was betreffende de bandbreedte, 50x versterken bij 100Khz is geen kattepis...

Er is iets wat gunstig is bij mijn opbouw van het schema, normaal komt de spanning aan de uitgang niet boven de 200mV RMS.
Dus we hebben aan de uitgang geen last van Slewing.
Dit is wat de testopstelling laat zijn wat bandbreedte betreft.
Als eerste het display van de Analyzer.
Het gaat om de frequentie van de meting, hier 100Khz, je kan het signaal aangeboden aan de versterkertrap ook aflezen: 3,988mV.
De belangrijkste waarde is Level: A, hier zie je staan -0,85dBr, de "r" staat voor relatief, ik heb de waarde "0" gemaakt bij 1Khz.
De level "B" waarde negeren, dit omdat de "B" ingang hier niet gebruikt werd.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-26.png

Dit is toch wel beter dan dat ik verwachte aan de hand van de grafieken uit de datasheet.
Ik heb ook besloten de opbouw iets anders te maken, dit omdat ik frequenties ruim boven de 100Khz uit de tweede trap wil houden.

Eerst even weer een "Scratch" schema, ik laat even zien wat ik daar mee bedoel en dit zijn ook handige tips voor anderen.
Meestal zat ik in het hoofdschema te werken, maar dat is niet handig als er nog veel veranderd in de opbouw.
Ik maak in Splan nu een aantal "Scratch" pagina's aan, waar ik delen van het schema uitwerk.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-27.png

Nog een tip, maak vele versies van je bestand, dat geld niet alleen voor als je schema's tekend.
Als ik een uitleg maak voor mijn klanten sla ik het bestand soms wel als 10 versies op (Word, Excel, mail enz)
Dit is een kleine moeite en hierme creeer je een grote zekerheid dat je crativiteit niet bij een crash verdwijnt.
Ik ongeveer 3 studenten per jaar huilend aan de lijn, of ik nog wat voor ze kan beteken omdat hun werkstuk weg is door een fout...
Steeds weer onder de zelfde naam opslaan doen ze wel af en toe, maar dat is altijd onvoldoende.
Hier kan je zien hoe ik dit oplos, ook deze folder wordt naar 3 plekken op deze aardkloot gecopieerd :-)
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-28.png

OK, terug naar de electronica!
Je kan links op het schema zien wat mijn gedachten zijn om HF uit de meetversterker te houden.
De ingang wordt een ge-isoleerde BNC die in een klein Faraday doosje zit, hierna gaan de aansluitingen door een commonmode trafo en twee doorvoer condensatoren.
De 20 stuks 22uF condensatoren worden ook extra ingepakt.

Dan volgt de 50x versterker, deze worden door vier 1K Ohm weerstanden parallel gezet voor het verlagen van de ruis.
Ik maak in dit schema gebruik van de 1K weerstanden door er een condensator achter te zetten,
om hiermee het eerste 100Khz filter te maken, dit zorgt er ondermeer voor dat de tweede trap geen echt hoge frequenties ziet.
De tweede trap stuur ik nu aan op de + ingang van de eerste opamp, de specificaties veranderen hier bijna niet door.
Als ik mij nog verder heb ingelezen over de bandbreedte bij voedingsruis metingen,
beslis ik of ik nog een tweede Low Pass aanbreng om een stijlere flank te krijgen.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-25.png

Mooi, nu leeg getyped, shoot @ it! ;-)

Gegroet,
Bram

Vergat de blokweergave van de inganstrap, hier is hij dan.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-29.png

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.

Hi blackdog,

Mooi puls antwoord jammer dat je analyzer en de tracking generator niet zo laag gaat.

Nieuw project down/up converter van 1uHz naar laat ik zeggen 10MHz.

Ik ga vandaag een printje ontwerpen voor het versterkertje.

Een en ander opgezocht ruisgenerator FFT analyzer filter set de ruisgenerator is een zelfbouw en levert 1/f noise 1uV tot 1mV over 50 Ohm door de 3dB substitutie methode te gebruiken kan je gemakkelijk het ruis getal van de versterker bepalen.

Gr Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
haasje93

Golden Member

Op 2 mei 2015 14:11:53 schreef blackdog:

beetje druk met ontwikkeling,
mijn klanten en dan wil mijn vrouw ook nog aandacht, erg he ;-)

Is ook erg belangrijk ;-)

If a cluttered desk is a sign of a cluttered mind of what than is an empty desk a sign?
blackdog

Golden Member

Hi!

Een schema is bijna klaar en dat is de filtersectie waarvan ik hier het schema en wat uitleg presenteer.

Eerst het schema, het is klikbaar voor een grote versie.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/RNMA-01-Filter-Section-01-Small.png

Alles wat op dit schema staat, komt op een zo'n groen printje dat ik wel vaker gebruik.
Het printje krijgt zijn eigen lokale voeding, zoals ook de andere delen van het meetsysteem.

Ik had al aangegeven dat ik dit meetsysteem ook wil gebruiken voor het meten aan voedingen en lineaire regelaars.
Daarom zijn er meer filters aanwezig, voor het meten aan referenties is er 0,1 tot 10Hz aan filtering aanwezig.
Voor voedingen en spanningsregeleaars is er 10Hz, 200Hz High Pass en een 100Khz Low Pass aanwezig.
De signalen/filters worden omgeschakeld met kleine dubbel wissel relais op het op het printje.

Er is nog een deel nog niet helemaal zeker, dat is het "100Khz" Low Pass filter, de waarden van de componenten daar aangegeven kunen nog een beetje worden aangepast.
Ik wil eerst de totale inganstrap meten en dan het 100Khz Chebychef filter zo aanpassen dat ik rond de 100Khz en -3dB uitkom.
Ik kan wat ik al eerder aangaf, kan ik gebruik maken van de +1db opslingering van dit filter om de karakteristiek te krijgen die ik wil.

Dan nog iets over de opamps, er is een "vreemde eend in de bijt" dat is de opamp in het 100Khz Low Pass filter.
TI FilterPro Desktop software geeft aan dat er een Gain Bandwith voor deze opamp nodig is van 33Mhz.
De OPA140 haalt dit niet, er is te weinig loopgain aanwezig aanwezig, ook wordt de Ri van de opamp steeds hoger,
dit alles zorgt er voor dat bij zeg 300Khz de filterflank niet meer de ideale lijn volgt.
Dus er is een opamp nodig die dit beter aan kan, en ik had nog een aantal LME49860 opamps liggen.
Zeg meer een flink opgevoerde NE5532a.

Om de eventuele offset die aan de uitgang van deze opamp kwijt te raken, heb ik C23 en R21 aangebracht.
Het kantelpunt bij normale belasting van de uitgang is ongeveer 1Hz en heeft weinig invloed op de filters die er voor zitten.

Voor de uitgang die de ruis van referenties weergeeft heb ik voor DC koppeling gekozen.
De OPA140 heeft een vrij lage offset, Als het goed is blijf deze binen 1mV.
Ik heb wel voor de zekerheid R25 en C24 aangebracht rond IC-1b, daar de +ingang voor DC een vrij hoge waarde ziet van 107K, dit is dus door R25 gecompenseert.

Nu nog twee plaatjes betreffende het 10Hz Low Pass filter, je zit een 10x zo hoge waarde,
dit is omdat de software bij 10Hz niet optimaal werkt.
Bij mijn gebruik schaal ik de condensatoren 10x groter.
Wat ik hier laat zien, is de 1dB rimpel van het Chebyshev filter, en het -3dB kantelpunt bij 10,6 hz.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/10Hz-Low-Pass-4e-Cheb.png

Dit plaatje laat de demping zien bij 50Hz, ook hier weer de frequentie door 10 delen.
De demping van de netfrequentie is hier ruim 66dB dat is zeer welkom bij een ingangsgevoeligheid die onder 1uV zit.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/10Hz-Low-Pass-4e-Cheb-b.png

Dat is het weer voor vandaag!

Gegroet,
Blackdog

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
blackdog

Golden Member

Hi!

Weer wat aanpassingen, deze keer weer aan de filter sectie.
Dat is nu uitgezocht en definitief op schema gezet.
Er is een ding dat ik nog zal moeten meten, dat is de filtering van HF die door de kabels wordt opgepikt en in de meetschakeling wordt geinjecteerd.
Dit gebeurd door alle kabels aan dit meetsysteem dus voedings en in en uitgangen.

Ik ga nog wat metingen doen met kerntjes waar een paar slagen coax om zit om de HF die opgepinkt wordt buiten de versterker te houden,
dit zonder dat aan de hoge kant de frequentie karakteristiek wordt aangetast.
Dit staat dus nog niet in het schema geteken.

Dit wordt ongeveer als volgt uitgevoerd, een geisoleerde BNC op het front, de achterzijde van de BNC zit in een Faraday kooi,
Daar zit dan de kern met eventuel twee doorvoer comdensatoren en dan gaat de bedrading naar zeg de ingangs condensator van de versterker. (massa en hot)

Eerst weer even de laatste versie van het schema, het is nog wat duidelijker gemaakt met tekst en tekeningen van de filter karakteristiek.
De bovenste sectie is voor metingen aan spannings stabilisatoren en voedingschakelingen.
Deze heeft ook een 200Hz filter om alleen de ruis te meten als er ook brom aanwezig is.
50Hz word ongeveer 60dB onderdrukt (1000x), het plaatje is klikbaar voor een grote versie.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-Filter-01-Small.png

Dan nu een paar plaatjes over de mechanische opbouw.
De kale kast met de M3 bevestigings moeren verwijderd.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-30.png

De achterzijde, waar de ventilator zat komt nu een kleine luidspreker, JA luidspreker, dit voor de stand van het filter als je voedingen meet.
Ik heb daar vrij vaak gebruik van gemaakt bij het ontwerpen van versterkers, door naar de ruis te luisteren.
Mijn Audio Precision meetset heeft ook een luidspreker ingebouwd, om naar de uitgang vande Analyser te luisteren.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-31.png

Stukje print geknipt (Kareltje voorraad :-) ) zodat de print net vrij komt van de wanden.
Het geheel komt zwevend in de kast en ik belpaal later waar de kast en de print gekoppeld gaan worden.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-32.png

Dit is voor de indruk, hoe de ingangscondensator "ingepakt" wordt door printmateriaal.
Waar de condensatoren precies komen weet ik nog niet,
ik ben bezig aan het uitzoeken hoe groot de filterprint wordt samen met de opstelling van de andere delen van deze meetversterker.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-33.png

Verder heb ik er gisteren voor gekozen, de voeding niet in deze kast te bouwen, ondanks de zeer goede transformateren.
De kans dat ik toch 50Hz en 100Hz ga terug vinden is vrij groot, de voeding komt in een apparte kast.
Verder maak ik misschien als dit nodig is, ook een batterij voeding met 2x een 3x6V accu in serie.
De meeste stoom verbruiken de relais, maar deze ga ik ook "energie zuinig" aansturen.

Dat was het weer, nu weer aan het werk...

Gegroet,
Blackdog

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
rbeckers

Overleden

Het grote aantal Wima's ziet er indrukwekkend uit. :)
Aangezien voorkomen beter is dan genezen, is het een goed idee om de trafo niet in die kast te plaatsen.
De gelijkrichter en afvlak elco komen wel in die kast?

blackdog

Golden Member

Ha die René,

Ik denk dat ik "schone" voedingen naar binnen breng, dus +-18v en eventueel nog wat andere spanningen.
De +-18V worden door LM317 en LM337 naar +-15V gebracht, iedere print krijgt zijn eigen +-15V voeding.
Dit kan makkelijk daar de dropout spanning voor mijn stroom ongeveer 1,5V is.
Ik hoef geen rekening te houden met voedings rimpel, want dat doet de 18V stabilisatoren al voor mij,
er blijft dan nog 1,5V ruimte over voor een goede regeling.

Net tijdens het wachten bij een klant :-), de regelaar zitten tekenen op mijn laptop voor de inganstrap.
Deze wordt +-6V en wordt ouderwets opgebouwd met zener, Fet stroombron en transistor.
Het schema komt later wel, eerst meten of het doet wat ik wil.
Het gaat om een 6V regelaar met zo min mogelijk ruis.
Ik gebruik een Fet als stroombron die de zener van 6,8V van stroom voorziet
en een klein deel van die stroom wordt gebruikt voor het sturen van een emittorvolger.
Maar eerst krijg je een flinke RC om de ruis uit de zener te halen voor het naar de basis gaat.

Ik ga dit dus zo even testen.

Gegroet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.

Hi blackdog,

Je gaat snel ik moet nog ets middel halen zaterdag doen.

Leuk kastje ik gebruik ook die oude spullen uit field anders gaat het de shredder in.

Ik ben met je eens dat de voeding er buiten beter is op een filtertje binnen komen en dan de schakeling voeden.

Zelf heb ik ook een accu voeding met stabilisator en lowpass filter dit alleen geen ic alla LM317 maar met torren.

Gr Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
blackdog

Golden Member

Hi Heren, :-)

Ik heb vanmiddag metingen gedaan aan het ontwerp van de voeding voor de voorversterker, dat is de viervoudige OPA41140 opamp.
Deze trekt in rust ongeveer 8mA.
Daar komt dan nog wat stroom bij als de vier versterkers maximaal worden uitgestuurd.

Wat is nu maximaal uitgestuurd?
We rekenen even terug vanaf de uitgang, de uitgang kan net iets meer dan 10V RMS leveren.
Als we nu de stand nemen met de minste versterking dat is totaal 60dB, dan versterkt de 26/46dB trap 20x.
nu delen we 10V RMS door 20 en dan hebben we 0,5V RMS dat is ongeveer 1,5V TT, dit delen we weer door twee en dan hebben we 0,75V Top.
De opamp ziet aan zijn uitgang voor lage frequenties alleen de 500 ohm tegenkoppel weerstand en dat maakt per opamp 1,5mA piek.
Dat hebben we 4x met als uitkomst 6mA bovenop de ruststroom van ongeveer 8mA voor de quad opamp.
Laten we er 15 mA van maken, als er veel energie boven de 50KHz aanwezig is,
komt er nog een beetje bij door het passieve 100Khz Low Pass filter.
Ik heb getest met ongeveer 25 mA voor de hieronder geplaatste regelaar, en dat is ruim boven van wat er verwacht wordt..

Eerst maar even het plaatje van de regeleaar, niet echt een spannend geheel, maar toch wel knap wat sommige specs betreft :-)
Heb ik een zeer stabiele spanning nodig?
Nee, het gaat er om dat de geleverde spanning zo ruisvrij mogelijk is over een groot frequentie bereik.
De Ri van deze regelaar zit rond de 2 Ohm, dit is verder niet interessant,
de langzame variatie worden geheel onderdrukt door de goede voedingsspanning onderdrukking van de gebruikte opamp OPA4140.
Dit is rond de 100hz ongeveer -100dB en bij 1Hz meer dan -120dB onderdrukking.
De +-6V is verder ruim voldoende om de eerste trap nooit te laten clippen, voor het tweede trapje dit doet.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-PreAmp-PSU-01.png

Er is uitgebreid gemeten aan deze simpel schakeling en het viel niet mee dit te doen.
Ik zat voordurend tegen de meetgrens van mijn apparatuur aan wat ruis/stoorsignaal betreft.
De weerstand die de zener en de basis voed, was eerst een Fet als stroombron geschakeld.
Dat is eigenlijk niet nodig daar de schakeling uit een goede 15V of 18V gevoed gaat worden. KISS! :-)
Het geheel is zo opgebouwd dat het met een korte tijd kortgesloten nog heel blijft een seconde of twee.
Dit is voldoende voor het uitschieten met een meetpen en dat het dan heel blijft.
Voor de positieve zijde wordt dit ondermeer bepaald door R1 van 10 Ohm en R3 van 100 Ohm.
Deze zelfde weerstanden hebben nog een tweede functie, deze houden de emittor volger stil!

Ik heb voor de Zeners de 1N4567 genomen, dit zijn Referentie zeners,
deze zijn door Tidak Ada aan mij geschonken en ik had hem beloofd, ze in een projectje te gebruiken.
Voor dit project kwamen ze goed van pas, deze zeners zijn bedoeld voor 0,5 tot een paar mA als zenerstroom.
Door de lage stromen waarvoor deze zijn gemaakt is ook de Ri wat hoger, rond de 200 Ohm.
Dat komt hier dus goed uit, neem je nu b.v. de 1N827 dan zit je rond de 18 Ohm bij 7,5mA.

Even een tussendoortje...
Neem je nu b.v. een LM399 of een LTZ1000 zener, dan heeft een elco plaatsen over de Zener om de ruis te verminderen geen enkele zin.
De Zener Ri zit meestal rond de 0,2 to 0,5 Ohm, dat wordt dan een erg grote elco wil het filteren zin hebben, met alle nadelen van dien.

OT
Maar wat ik al aangaf, ik zoek niet naar de beste DC stabiliteit maar naar lage ruis.
Door de ongeveer 200 Ohm zener impedantie, is het goed mogelijk met een dikke elco de Zener ruis uit de voeding te onderdrukken.
Ook wordt over een groot bereik, de basis van de BD139 een lage impedantie aangeboden, dit bepaald ook het ruisgedrag,
deze lage impedantie wordt wel een beetje omzeep geholpen, door de 100 Ohm basis weerstand :-)

Eerst een plaatje van de testsetup, gewoon een stukje printmateriaal, plak, plak, plak en meten maar...
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-PreAmp-PSU-02.png

De DC spanning bij 19mA belasting.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-PreAmp-PSU-03.png

De ruis bij 400Hz tot 80Khz bandbreedte, 2uV!, dit is de ruisloer van de analyzer.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-PreAmp-PSU-04.png

Zo ziet de ruis er uit als het 400Hz High Pass filter op de Analyzer aan staat.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-PreAmp-PSU-05.png

Nu wordt er gemeten vanaf 20 Hz, er is wat brom en andere prut te zien, en dan wil ik graag een ruisvloer hebben van 0,1uV,
Dan weten jullie nu waarom ik veel afscherming gebruik en nadenk over de voedings trafo en de HF die aan alle kanten binnen wil komen in dit stukje meetapparatuur.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-PreAmp-PSU-06.png

Zoals altijd, shoot @ it!

Gegroet,
Blackdog

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
blackdog

Golden Member

Hi,

Vandaag flink aan de schema's gewerkt om de aanpassingen te verwerken en functionaliteit toe te voegen.

Eerst het schema dan weer wat uitleg, klikken voor een grote versie.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Noise-Measuring-Amp/NA-Noise-Measuring-Amp-Input-01-Sch-Small.png

Laten we linksboven beginen, daar vind je een power opamp.
Deze poweropamp krijgt een DC spanning van 0 tot 12V via een 10 slagenpotmeter P1.
Hierna volgt een weerstand en een schakelaar "Discharge" welke de ingangscondensator kan ontladen als RE-1 bekrachtigt is.
Als dus Re-1 bekrachtigt is kan je de ingangscondensator vast naar de spanning brengen waarop je wilt meten.
Als ik een LTZ1000 of een LM399 wil meten dan zal de spanning ongeveer 7,v zijn, Als het een LT1021 referentie IC is kan dit 5V, 7,1V of 10V zijn.

Via deze power opamp kan ik redelijk snel de ingangscondensator laden en ontladen.
Diverse referentie houden er niet van dat er zo'n grote condensator direct aan hun uitgang wordt gehangen.
Ik heb dus voor twee mogelijkheden gekozen om vreemd gedrag te voorkomen.
De eerste heb ik net uitgelegt en de tweede is deze, Als Re-1 niet is bekrachtigt, de contacten op het schema staan naar beneden,
en de "mute" functie staat aan, dan wordt de ingangscondensator via R6 van 1K geladen, dat duurd echter een stuk langer dan via de power opamp.
De poweropamp kan ruim 300mA leveren en heeft een zeer lage Ri, dit garandeerd korte laad/ontlaad tijden.
Nog even over deze power opamp, het is gewoon een buffer, 1x versterker.
De BD139 en BD140 doen bij kleine stromen niets (tot 6mA) wordt de stroom door R4 van 100 Ohm hoger,
dan komt de BD139 of de BD140 in gelijding afhankelijk of er geladen of ontladen moet worden.
De opamp is zo geconpenseerd dat hij zich niets aantrekt van de grote capacatieve belasting.

In de "meet" stand is de serie weerstand van 1K (R6) kortgesloten en de 440uF condensator hangt dan tussen de ingangs BNC en de ingangen van de OPA4140, meten maar!!!
Het dubbele kortsluitcontact van Re3 is dan ook open en de groene LED op het front van "Meten" is dan aan.
Ik denk dat ik de twee diodes 1N4007 van de "Preamp Circuit Board" afhaal en bij de 440uF condensator monteer.
Dan houd ik de grote stromen t.g.v. foutjes in het gebruik, buiten dit circuit board.

De voeding voor de versterkertrapjes behalve de OPA4140 aan de ingang heb is +-17V gemaakt,
dan haal ik waarschijnlijk de 30V TT aan de uitgang, zonder dat ik te dicht tegen de Max. voedingspanning aanzit van de IC's.

Het hel meetsysteem is vooralsnog bedoeld voor ruisarme systemen, tot zo'n 30mV TT in de 60dB stand daarboven loopt de versterker vast.
Bij de 80dB gain stand kom je dan uit op 3mV TT (1mV RMS) maximaal ingangs signaal.
Er is nog een mogelijk in het schema, om een extra stand aan te brengen zodat het geheel maar 40dB gain heeft, dan wordt het 40, 60 en 80dB gain.

Vandaag is ook de LT1124 binen gekomen, nu heb ik alle opamps waarmee ik wil testen binnen voor de eerste trap van deze meetversterker.
De schema's zijn nu voor mij nabouwzeker genoeg, om ze op de groene printjes te zetten.
Binnen kort hoop ik jullie ruisgegevens te kunen laten zien :-)

Gegroet,
Blackdog

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.