differential probe

Je bedoelt zoiets:

Je kan uiteraard een andere (betere) opamp gebruiken, de voedingsspanning naar wens aanpassen, en 1% weerstanden (of zelfs beter) gebruiken. Maar het principe is OK, toch?

Er bestaat een heel betere schema van Elektuur met AD830AN die een slew rate van 350V/µs heeft en is geontwikkeld geweest voor differentiële video versterking. (te vergelijken met 9V/µs van CA3140)

Wat moet het frequentie bereik zijn. De CMRR neemt vaak drastisch af met het stijgen van de frequentie. Ook is vaak de ingangspanning begrensd. Ik heb wat differentiaal plugins voor mijn scopem en die hebben ook een mogelijkheid het common modesignaal van het differentiaal af te trekken.

[Bericht gewijzigd door fred101 op zaterdag 4 september 2010 14:13:01 (47%)

Op 4 september 2010 13:07:20 schreef MegaVolt:
Beste Mensen,

Ik ben op zoek naar een goed schema van een differential probe.
Alles wat ik tegen kom op Inet, heeft een bandbreedte waarbij ik eerder denk aan een multimeter dan aan een scope. In mijn belevenis is een diff probe niet heel ingewikkeld, om te maken. Neem een zeer goede opamp (bv ad813) en een 1:100 complexe deler. Geisoleerd +12/-12V voeding erbij en klaar.

of vergeet ik nu iets belangrijks?

Megavolt

Zo simpel is het wel niet. Of denk je dat fabrikanten die toch ontwerpingenieurs in dienst hebben opzettelijk minderwaardige producten leveren?
Wil je wat bandbreedte?
Dan mag je een klassieke opamp vergeten . Zeggen parameters als bandbreedte en slew-rate je iets?

Je hebt een speciale breedbandversterker nodig. En die kost even wat meer dan een CA3130. Je moet immers ver uiteenliggende frequenties kunnen meten zonder lineaire of niet-lineaire vervorming. En je wilt terzelfdertijd een heel groot amplitudebereik . Liefst van enkele milliVolt tot enkele honderden Volt.

Je verzwakker gaat heel inductiearme componenten moeten gebruiken.
Liefst SMD dan. Heb je al aan de doorslagspanning van dergelijke weerstandjes en C'tjes gedacht? als je de probe voor netspanning wilt gebruiken moet hij minstens aan 1000Vdc weerstaan.

Het schema van pros ziet er leuk uit, maar toch enige opmerkingen:
Het passieve ingangsgedeelte van de verzwakker bevat geen trimc'tjes. Dit is nochtans noodzakelijk om de frequentiekarakteristiek vlak te krijgen. Die zitten op elke scoopprobe die die naam waard is.
Ook een klassieke scoopprobe moet je regelmatig tunen voor een vlakke weergave.

De opamp is bijlange niet snel genoeg om een béétje frequentiebereik te hebben.
En de uitgang? ik neem aan dat er nog een metertje afgeschermde kabel tussen probe en scoop moet. Gezien er geen impedantiematching is zul je op die kabel staande golven krijgen, met als resultaat dat sommige frequenties gaan onderdrukt worden rn andere opgeslingerd. Het resultaat zal een belabberde frequentiekarakteristiek zijnmet grote meetfouten.

Op 4 september 2010 14:10:48 schreef fred101:
Wat moet het frequentie bereik zijn. De CMRR neemt vaak drastisch af met het stijgen van de frequentie. Ook is vaak de ingangspanning begrensd. Ik heb wat differentiaal plugins voor mijn scopem en die hebben ook een mogelijkheid het common modesignaal van het differentiaal af te trekken.

Neem me niet kwalijk, Fred101, maar ik snap niet waartoe dient uwe vraag.
Heeft U verschillende schemas te voorstellen?
Of is U van plan een schema voor MegaVolt te ontwikkelen?
Ik denk dat de bedoeling van MegaVolt is de beste beschikbaar schema te vinden, of ben ik verkeerd ?
Wat ik belangrijker vind is dat hij niets gezegd heeft over de voeding van deze differentiële probe...batterijen of netvoeding?
Laten we toch wel denken dat MegaVolt weet dat Ch1 en geinverteerde Ch2 van meestaal scopen als differentiele versterker gebruikt kunnen worden !
(Elektuur 04/1994)
NB: ongelukkig, wegens copyright, mag ik niet deze schema op CO plaatsen.

Ik denk niet dat ik staat ben even een differentiaal probe te ontwikkelen, zeker niet zonder eisen pakket. En voor er schema' s komen moet je toch iets meer weten. Een probe voor meten aan de geballanceerde uitgang van een 1KW VHF versterker stelt iets andere eisen als meten aan audio of aan DC.

Zonder dat je weet welke commonmode spanning, differential mode spanning en frequentie kun je toch geen schema adviseren.

Differentiële proben dienen om veilige metingen in vermogen electronica te doen, dus zeker niet om 1Kw 100Mhz te meten.
En ik denk niet dat tientallen schemas van differentiële probes op Internet bestaan...keus is dus zeer beperkt.
Als U wilt een 100Mhz differentiële probe bouwen, dan ben ik benieuwd dat te zien.
NB: laten we proberen geen problemen zoeken waar ze niet bestaan...
@MegaVolt: zie uwe mailbox.

Ik heb een 75MHz versie en helaas niet hoger. Er is nog wel wat meer dan aan voedingen meten. Het is niet alleen ivm de veiligheid, dat is een bijkomend voordeel. In eerste instantie gebruik je ze om een differentiaal signaal op een commonmode signaal te bekijken of om zwevend in schakelingen te meten. Bv het signaal over een weerstand. Een enkele probe met de groundclip aan de ene en probetip aan de andere kant gaat dN niet werken. Dat drsadje werkt als antenne.

Ja, Fred, we weten dat U een liefhebber van meetaparatuur is.
Maar niet iedereen dezelfde doel dan U heeft: U zoekt perfectie, alleen voor uwe eigen voldoening, dat is zeker verdienstelijk.
Maar er zijn mensen die meetaparatuur gebruiken om toestellen te herstellen en om circuiten te ontwikkelen.
Voor deze mensen, moeten we een oplossing voorstellen die in de praktijk werkt en die mogelijk is zichzelf te bouwen.
Hier vindt U de specificaties van HAMEG differentiële probes:
http://www.hameg.com/186.0.html?L=0
Specificaties van differentiële probe van Elektuur zijn de volgende:
Differential input voltage (DC + peak AC) max. ±400 V
Attenuation ratio : 10:1
Switchable : 100:1
Bandwidth : geen gegevens, maar zou omgeveer 15Mhz zijn
Input impedance: 1M - 2,35 pF
Output impedance: 50R

Een enkele probe met de groundclip aan de ene en probetip aan de andere kant gaat dN niet werken. Dat drsadje werkt als antenne.

En zelfs kan men niet meer zitten...
http://www.youtube.com/watch?v=sUG_sjS67K4

@Emilien bedankt daar heb ik wat aan. Ga die elektuur eens opzoeken en doorlezen.

@Grotediken: Ik weet hoe een scope werkt en weet ook wel een paar dingen over analoge elektronica.

Ik wil eigenlijk iets nabouw project liefst met pcb dat is het minste werk. Dus wellicht heb ik het ergens een mooi schema gemist. Zoals bv in de elektuur. Anders wordt het zelf ontwerpen of gewoon even lenen van me werk.

Maar ik ben opzoek naar een leuk schema met 1:100 deler,+-1000V DC-25Mhz.

Op 4 september 2010 18:53:52 schreef MegaVolt:
@Emilien bedankt daar heb ik wat aan. Ga die elektuur eens opzoeken en doorlezen.

Heeft U uw mailbox gekeken?

Maar ik ben opzoek naar een leuk schema met 1:100 deler,+-1000V DC-25Mhz.

Max spanning hangt van de componenten (weerstanden, condensatoren) ...dat kan gemakkelijk toegepast worden. (bijvoorbeeld, condensatoren van 1000V ter plaats van 400V)
NB: maar opgepast : 1000V op een zelfgebouwde differentiële probe, dat vind ik toch een beetje gevaarlijk.
Niet met hoge vermogen circuit zulke geknutselde probe gebruiken !

[Bericht gewijzigd door Emilien op zaterdag 4 september 2010 19:18:47 (16%)

Op 4 september 2010 19:13:08 schreef Emilien:
[...] Heeft U uw mailbox gekeken?

[...]Max spanning hangt van de componenten (weerstanden, condensatoren) ...dat kan gemakkelijk toegepast worden. (bijvoorbeeld, condensatoren van 1000V ter plaats van 400V)

Ja ik had al in mijn mailbox gekeken. De AD830 heeft een differential input van +-2V Om een beetje signaal ruis verhouding over te houden wil ik dat minimaal +-10V hebben. Maar zulke diff. opamp zijn lastig te vinden(niet). En om de parasitaire C en L laag te houden denk ik dat het beter is om de 1:100 deling in 0603 uittevoeren(meer in serie ). Maar de elektuur legt vaak goed uit waarom ze het zo ontworpen hebben. En daar kan ik nog wel eens een paar tips uithalen. Daarom ga ik even opzoek of ik dat artikel nog terug kan vinden.

Ik heb even moeten zoeken, maar dit lijkt me wel iets voor jou.

Meinummer van Elektuur 2010.

1000V top werkspanning, bandbreedte 1Mhz, deler -20dB/-40dB schakelbaar, dus een factor 1/10 en 1/100.

Ben je daar iets mee?

- - big bang - -

Een signaal ruis verhouding is minder van belang dan een goede cmrr.
Met kleine componenten is het moeilijker om hoge spanningen te halen.
Parasitaire zaken hoeven bij kleine componenten niet beter te zijn.
Veel hangt ook af van de opstelling of het pcb ontwerp.
Zoek, bijv. bij Vishay, maar eens de datasheets van weerstanden op.
Elektuur ontwerpen zijn redelijk maar eenvoudiger dan professionele probes.

TS vraagt voor een bandbreedte van 25MHz.

Op 4 september 2010 19:50:40 schreef big bang:
Ik heb even moeten zoeken, maar dit lijkt me wel iets voor jou.

Meinummer van Elektuur 2010.

1000V top werkspanning, bandbreedte 1Mhz, deler -20dB/-40dB schakelbaar, dus een factor 1/10 en 1/100.

Ben je daar iets mee?

- - big bang - -

dankje zal ook deze bestuderen. meende me dit artikel te herinneren. maar kon niet meer terug vinden hoelang geleden het was. Bandbreedte is wat laag.

Er bestaan ook low-inductance weerstanden in het gebruikelijke formaat. Misschien is dat toch iets veiliger, als je met 1000V wil stoeien?

Op 4 september 2010 19:33:13 schreef MegaVolt:
[...]
De AD830 heeft een differential input van +-2V Om een beetje signaal ruis verhouding over te houden wil ik dat minimaal +-10V hebben.

Met 100/1 verzwakker, is dat +-200V ...Is dat niet voldoende? Grote voordeel van AD830 is dat het heeft hoge impedantie ingangen, evenzogoed voor invertering dan niet invertering ingangen, dus betere CMRR dan gewone Fast OP amp.
Winst van AD830 (schema Elektuur) = 2...Ik zie niet welke ruis probleem zou kunnen bestaan met zo lage winst.
NB: ik heb onderzocht welke Fast OP amp (sneller dan 350V/µs) U zou wel kunnen kiezen. Voor +-10V differential input, voeding moet ten minste +-15V zijn. Ik heb maar de AD744 gevonden...maar als differentiële versterker, zijn de + en - ingangen met verschillende impedanties (+ hoge impedantie, - lage impedantie), dan zal CMRR heel laag zijn. AD744 kan ook niet als instrumentatie versterker kunnen gebruiken worden, (schema met 3 OP amp's)want het niet goed werkt als non inverting lage winst versterker.
Waarschijnlijk zullen er ook veel problemen van stabiliteit (oscillaties) gebeuren.

Maar zulke diff. opamp zijn lastig te vinden(niet).

Ik denk het niet, het is te koop bij Farnell.

En om de parasitaire C en L laag te houden denk ik dat het beter is om de 1:100 deling in 0603 uittevoeren(meer in serie ).

Goede optie, maar oppassen met specificaties van max. spanning op weerstanden en condensatoren. Eindelijk, meer componenten in serie kan tegendele effect hebben.

NB: maar opgepast : 1000V op een zelfgebouwde differentiële probe, dat vind ik toch een beetje gevaarlijk.
Niet met hoge vermogen circuit zulke geknutselde probe gebruiken !

Emilien, dat was nu de enige reden dat ik vroeg wat de specs moesten zijn. En alleen daarom gaf ik die zender als extreem voorbeeld. Dat heeft niks met perfectionisme of liefhebberij te maken. Niet iedereen stelt de zelfde eisen, niet iedereen denk bij gebruik aan het zelfde. Jij gaat er van uit dat dit voornamelijk een veiligheidshulpmiddel is bij foutzoeken in bv voedingen. Als ik echter zo'n vraag zou stellen zou het om hoge frequentie gaan, als je mij niet kende zou je dat niet weten en als ik niet door zou vragen dat electuur schema bouwen en er later achter komen dat het niet bruikbaar zou zijn voor mij.

Bij de TS blijkt het nu dus om hoge spanning en een toch nog behoorlijk hoge frequentie. Het zou zelfs voor een HF zender kunnen zijn. Dat weten is echter niet van belang. Wel de eisen die we nu weten. Het feit dat er differentiaal probes voor hoge frequenties gemaakt worden is niet omdat ik meten leuk vind, blijkbaar is er ook een markt voor

De TS weet zo te horen wel redelijk waar hij mee bezig is. Ik zou zelf ook een beetje huiverig zijn om met zelfgemaakte probes aan 1000V te meten. Zorg ook voor beveiliging. Als bv de spanning ineens uitvalt en je zit net achter een 1000V spoel te meten en dat slaat terug, ben je met wat pech ook gelijk je scoop kwijt. zo heeft laatst iemand een multimeter geroosterd. De meter zat over een variac aangesloten die ineens spanningsloos werd.

Op 4 september 2010 23:49:52 schreef fred101:
[...]

Emilien, dat was nu de enige reden dat ik vroeg wat de specs moesten zijn. En alleen daarom gaf ik die zender als extreem voorbeeld.

Ik ben ook meetaparatuur liefhebber, vooral van analoge scopen, en ik weet dus hoe verzamelaars denken: het best is niet genoeg (daarom soms onzinnige eisen) en ze kopen eerst meetoestel en daarna zoeken ze wat te doen ermee.
Alhoewel hij het niet gezegd heeft,schijnt het duidelijk zijn dat TS een differentiële probe zelfbouwen wilt.
Dat is zeker niet voor professionele gebruik. (of dan zou hij zijn tijd daarmee niet verliezen; het is eenvoudiger en veiliger zulke probe te kopen.)

Dat heeft niks met perfectionisme of liefhebberij te maken. Niet iedereen stelt de zelfde eisen, niet iedereen denk bij gebruik aan het zelfde. Jij gaat er van uit dat dit voornamelijk een veiligheidshulpmiddel is bij foutzoeken in bv voedingen. Als ik echter zo'n vraag zou stellen zou het om hoge frequentie gaan, als je mij niet kende zou je dat niet weten en als ik niet door zou vragen dat electuur schema bouwen en er later achter komen dat het niet bruikbaar zou zijn voor mij.

Hij heeft geschreven "Alles wat ik tegen kom op Inet, heeft een bandbreedte waarbij ik eerder denk aan een multimeter dan aan een scope." , wat schijnt zeker geen HF toepassing zijn.
Hogere de eisen, moeilijker worden ontwikkeling en nabouwen.
Veel van zulke Topics met overgedreven eisen blijven zonder oplossing.
Differentiële probe zijn niet geschikt voor hoge frequenties metingen: meetpennen werken als antennen.
Er bestaan wel 100Mhz differentiële probes (Agilent, Tektronix,..), maar bedoeling is korte stijging en dalingstijden zo goed mogelijk te meten.

Het feit dat er differentiaal probes voor hoge frequenties gemaakt worden is niet omdat ik meten leuk vind, blijkbaar is er ook een markt voor

U is aan te dromen: misschien geldig 40 jaar geleden...maar nu niet meer!

De TS weet zo te horen wel redelijk waar hij mee bezig is.

Dat ben ik er niet zeker van. Zie bijvoorbeeld eisen van +-10V differentiële spanning, dat is bijna onzinnig met snelle OP amp.

Ik zou zelf ook een beetje huiverig zijn om met zelfgemaakte probes aan 1000V te meten. Zorg ook voor beveiliging.

In mijne mening, grote vermogen betekent hoge spanning en hoge stroom: ik denk vooral aan gevolgen als er iets mis gaat: 400V van een geschakelde voeding met PFC kortsluiten is niet dezelfde als een 400V 500AUur batterij kortsluiten.
Er blijft nog te wachten dat iemand een betere schema dan de welke van Elektuur 04/1994 vind...In mijne mening is deze schema helemaal bevredigend.
NB: ik zou graag deze probe op batterij willen voeden, maar dat schijnt moeilijk te doen.
Idd, ruststroom van AD830 is 14,5mA en van AD844 is 6,5mA, dus totaal 21mA met 30V (2x15V)
Op 9V batterij, met 80% rendimente geschakelde voeding, rustverbruik zou 87,5mA zijn.
Dat schijnt teveel zijn.

Op 5 september 2010 07:29:33 schreef Emilien:
Hij heeft geschreven "Alles wat ik tegen kom op Inet, heeft een bandbreedte waarbij ik eerder denk aan een multimeter dan aan een scope." , wat schijnt zeker geen HF toepassing zijn.

DC-25MHz vind ik nou ook geen lage frequentie.

Differentiële probe zijn niet geschikt voor hoge frequenties metingen: meetpennen werken als antennen.
Er bestaan wel 100Mhz differentiële probes (Agilent, Tektronix,..), maar bedoeling is korte stijging en dalingstijden zo goed mogelijk te meten.

Hier spreek je jezelf tegen. Er zijn differentiële probes tot boven de 10GHz (voor heel veel geld), maar die zijn een andere klasse dan de differentiële probes voor hoge spanningen. Die probes kunnen waarschijnlijk niet eens 10V aan, laat staan 1000V. Ook zijn er differentiële probes met een zeer hoge gevoeligheid voor zwakke signalen (aardlussen is nogal een probleem in de microvolts). Zelfs de hoogspannings differentiële probes gaan tot 100MHz. Allen zijn differentiële probes en worden veel gebruikt, de één is niet minder echt dan de ander. Er wordt voor de hoge frequenties vrijwel niets anders meer ontworpen dan differentiële probes, vrijwel elke moderne bus is differentieel.

TS:
Een probleem wat ik zie met de combinatie hoge spanningen en hoge frequenties is de impedantie op 25MHz. Bij commerciële probes zie je vaak dat de maximale spanning afneemt met de frequentie, een probe die 1000V op DC mag hebben kan dit niet automatisch aan op 25MHz. De Tektronix P5200 (DC-25MHz 1kV differential probe) mag op 25MHz maar iets van 130V hebben. De condensatoren die parallel zitten aan de weerstanden kunnen maar een beperkte hoeveelheid stroom hebben. Een 10pF ingangscapaciteit heeft maar een impedantie van ~600ohm bij 25MHz. Het zal erg lastig te zijn om veel minder capaciteit te hebben, al is het alleen maar de parasitaire capaciteit. Met 1000V 25MHz loopt daar dus iets van 1.5A (1.5kW aan vermogen)! Ik betwijfel ook of je circuit dit leuk vindt. Ook als je de capaciteit met een factor tien verkleint heb je nog problemen.

Geen idee hoe de zendamateurs dit doen, vooral inductief meten (antenne erbij houden) geloof ik? Het lijkt me erg lastig om dit te meten zonder grote vermogens te dissiperen, de capaciteit zou iets van 10fF moeten zijn, en dat lijkt me praktisch onmogelijk (zelfs commerciële probes hebben een hogere ingangscapaciteit dan dat).

@alson
Bij alle probes neemt de maximale spanning af bij hoge frekwenties.
Alleen staat dat bij de mindere merken niet in de specs!
Ook bijv. een 1,5kV niet diff. probe, kan al bij 1MHz maar bijv. 100V aan.

De diff. probes voor bussen kunnen inderdaad maar een paar volt aan.
Bij grote hoogfrekwent vermogens is rechstreeks een probe gebruiken een uitzondering.
Inductief, capacitief of via een vaste verzwakker en een grote dummyload meten is beter.

Ik gebruik verschillende methoden. Ik heb een paar 1 GHz actieve en passieve hi-z probes bij mijn sampling scope met daarbij een assortiment opzet verzwakkers maar dat is nog steeds niet voor hoge spanningen. Ook niet echt differentieel maar er zitten diverse opklem groundsprings bij. Vaak maakt het weinig verschil of je wel of geen groundspring gebruikt. Ook gebruik ik inductieve uitkoppeling. Een stuk transmissielijn met oppiktrafo eromheen, coax vebinders met probe aansluiting (een soort T stukken) directional couplers en bridges.
Voor HF gebruik ik differentieel plugins van tek, dat gaat tot 75 MHz maar zeker geen 1000V. Ik heb een plugin die wel zo hoog gaat maar niet verder dan audiofrequenties. Nooit gebruikt want daar zit een heel wazige aansluiting op en ik heb zo' n connector nog niet gevonden. Dat is een plugin van de 535A. In die tijd waren scopen nog iets spanningsbestendiger. Ik heb aan de uitgang van mijn 500 KZhz zender gemeten met een 1:100 probe met een BW van 100MHz. Dat was met de 2445. Dat was wel 1000V. Op een hogere frequentie had ik dat niet gedurfd.

Op 5 september 2010 13:06:15 schreef alson:
[...]
DC-25MHz vind ik nou ook geen lage frequentie.

Ik ook niet, maar meestal van de redelijke goedkope differentiële probes hebben een bandbreedte tussen 15 en 40Mhz.Ik ben aan te spreken van gewone differentiële probes zoals probes van Hameg.
Ik had zelfs de link gegeven, ik dacht dat het duidelijk was.
Dan, weer de link van Hameg:
http://www.hameg.com/186.0.html?L=0
Zie de lengte van de meetpennen (50cm)...kan men 2,5Ghz zó meten?
Ik denk niet dat ik hier spreek me mezelf tegen en ik denk niet dat de TS een Tektronix of een Agilent probe zelfbouwen wil.
Onderwerp van de Topic is dat MegaVolt op zoek is naar een goed schema van een differential probe.
Ik heb geprobeert aan deze vraag te antwoorden en wat ik geschreven heb niets te doen met zendamateurs heeft.

Edit: deze probes zijn geen HF probes. Dat bandbreedte 35 of meer Mhz is betekent niet dat men kan 35Mhz hoge spanning met deze probes meten.
Bedoeling van deze grote bandbreedte is stijg en daaltijden kunnen meten.
Blockgolf heeft boventonen, dus bandbreedte moet heel hogere (ten minste 10x, beter 20x) dan nominale frequentie van blockgolf.
Maar spanning van deze boventonen vermindert met frequentie.
Daarom is de toestand helemaal verschillend dan hoge frequentie te meten.
Zie waartoe deze probes dienen: (volgens Tektronix!)
http://www2.tek.com/cmswpt/psdetails.lotr?ct=PS&ci=13415&cs=psu&lc=EN

Applications
Floating Measurements
Switching Power Supply Design
Motor Drive Design
Electronic Ballast Design
CRT Display Design
Power Converter Design and Service
Power Device Evaluation

Niets te zien met HF.

Tektronix P6330 3,5GHz probe, max 15V. Maar inderdaad, dat is geen HF