Zelfbouwpoging "Differential Scope Probe"

fred101

Golden Member

Ik kende de isolatie versterker nog niet. Zover ik begrijp zijn er 4 manieren om met common mode signalen om te gaan (en het voorkomen van vuurwerk tussen single ended geaarde meetapparatuur en de patiënt.

De isolatie (scheiding) transformator.
Differentieel probes
isolatie versterker
aardlek, kortsluiting en OVP monitor

De eerste gebruik ik in combinstie met een variac en tussenschakelbare gloeilamp.

De tweede heb ik van Tek maar dat is geen power/HV versie)Heb ze bij de reparatie van de SA gebruikt. Ze zijn wat onhandig in gebruik. Om de spanning over een tor of weerstand te meten prima, als de twee meetpunten niet binnen de radius van die pootjes ligt word het lastig. Dat is het mooie van plugins. Je kunt de probes neerhangen waar je wilt. Ik heb daar twee 10x probes voor gemaakt.

Verder dus nog een aantal differentieel plugins. Dat werkt makkelijker dan een diffprobe maar om er echt mee te werken heb je eigenlijk twee gematchte probes nodig. Of je moet altijd de zelfde gebruiken en de plugin bijstellen.

De isolatie versterker is denk ik een beetje vergelijkbaar met een diff plugin. Maar ook daar weer cde vraag, wat voor probes. Voor 50 Hz geen probleem maar een smps op > 500 kHz wordt het lastig.

Van Tek heb ik de A6901. In auto isolation mode koppelt hij de aarde naar het net af maar blijft de aarde tussen apparaat en 6901 wel monitoren. Hij reageert binnen 20 ms op 0,5 mA, 3,5 mA of 5 mA lekstroom (instelbaar) Ik had die al een tijd maar ik wist niet precies wat hij deed ,maar sinds ik het manual heb, heb ik het ding van de week eens aan de tand gevoeld. Eerst gekeken wordt stromen etc er lopen of nodig zijn. Best gaaf. Ik kan zo de aarde aan line leggen en ipv vuurwerk is het klik, pieeeep. En de power naar de load wordt afgekoppeld maar aarde naar A6901 wordt hersteld zodat bij een echt aard probleem alsnog de hoofd ALS zijn werk kan doen (bv als er 230 op het chassis van de DUT staat.

Er werd nog wat gevraagd over mijn powermeter. Hij haalt een paar honderd kHz maar eigenlijk gebruik ik hem alleen voor AC. Minimale stroom die hij eigenlijk altijd wel goed meet is S = 10W waarbij P dan best rond de 1W mag liggen. Werkt met een 24 bit ADC. Het geen waar ik hem het meeste voor gebruik is bij reparatie de stroom en het vermogen in de gaten te houden. Ik gebruikte daar meestal een stroomprobe voor maar dit is makkelijker. Er zit een ALS ingebouwd, ik kan de aarde naar de DUT afschakelen wat met een lamp wordt aangegeven. De shunt temperatuur wordt gemonitord. Ik wil hem nog uitbreiden met stroom bewaking. Dat ik met een potmeter een max stroom kan inschakelen. Dat is niet meer dan een potmeter en wat code want het relais wordt al bestuurd door de huidige software.

Want het is eigenlijk raar, we misbruiken een variac eigenlijk om de stroom te begrenzen. Daarnaast vaak een gloeilamp. Mooier zou het zijn om een AC voeding met CC (en iets als foldback stroom bewaking)te hebben.

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Hallo iedereen,

Kwam dit tegen: Home made diff probe

Ik heb er nog niet in detail naar gekeken, maar vind het wel interessant dat ie voor een andere opzet van zijn opamps heeft gekozen. Maar daar moet ik nog naar kijken, in de tussen tijd hebben jullie er wellicht ook wat aan mocht je de link nog niet eerder hebben gezien.

Groeten,
Giovanni

Henry S.

Moderator

Op 6 maart 2014 00:18:03 schreef Tidak Ada:
@blackdog:
Mocht je intersse hebben, mag je die isolatieversterker wel eens lenen (maar natuurlijk niet opblazen ;-)).
Nadeel van het ding schijt te zijn dat hij batterijen vreet, maar dat doen alle Philips meters , die op 2 9V blokjes draaien, ook mijn PM2505 doet dat.

Met dat ding van mij moet ik nog steeds mee aan de slag... Vreet batterijen, schijt ze helaas niet.

73's de PA2HS - ik ben een radiohead, De 2019 CO labvoeding.
blackdog

Honourable Member

Hi Heren,

Zoals ik al had aangegeven, ga ik hier verder met de aanpassingen van de schakeling die markce heeft laten zien.

Tidak Ada vroeg zich af, of het met een LH0032 Fet Opamp nog beter zou gaan.
Ik heb diverse snelle Opamps geprobeerd en dat geeft nogal wat problemen, wat ik al in het andere topic melde.

Maar... wat nu, als ik een moderne audio Opamp neem, eentje met een redelijke bandbreedte?
De keuze is gevallen op een LME49701.
Deze heeft vrij goede ruis specificaties en de biasstroom is niet te hoog zodat redelijk hoog Ohmige weerstanden kan gebruiken.
De commonmode onderdrukking tot 100Khz is zeer goed!
Wel een beetje vreemd is, dat de CMRR (comonmode onderdrukking) bij lage voedingspanning beter is dan bij 17V symmetrisch.

Ik heb de schakeling van markce verder nog een beetje aangepast, zie het schema.
De weerstanden R1 en R2 zijn nu 1Meg en ook de andere weerstanden zijn aangepast,
zodat er weer een verzwakking van -40dB ontstaat.
De vaste condensatoren zijn vervangen door drie trimmers.
Deze aanpassingen zijn gedaan om een goede pulsweergave te krijgen over een groot frequentie bereik.
Verder kunnen jullie een vreemd getekende R1 zien in het schema.
Het viel mij op, dat er een redelijk groot verschil was in de blok weergave boven de 100Khz tussen de twee ingangen.
Ik heb zitten spelen met een kleine condesator (1pF) over de 1M weerstand zodat ik deze weer moest compenseren
door C1 weer op een iets grotere waarde te zetten.
Dit loste het probleem niet op...
De oorzaak zit in de parasitaire capaciteiten van de weerstanden R1 en R2.
De capaciteit bij 100Khz op mijn RCL meter is ongeveer 1,3pF (parallel waarde).
Het vreemde is dat aan de + ingang dit een groter effect heeft.
Nu eerst het schema.
http://www.bramcam.nl/NA/Diff-Probe/markce-08.jpg

Dit is de oplossing voor de parasitaire capaciteit van R1 is een klein draadje dat als "schild" werkt.
Voor een indruk zie onderstaande foto.
http://www.bramcam.nl/NA/Diff-Probe/markce-10.jpg

Dit is de hele testprint en alleen de middelste BNC is aangesloten.
Deze maakt geen contact met de bovenste, dit is niet zo goed te zien op de foto.
http://www.bramcam.nl/NA/Diff-Probe/markce-11.jpg

Hoe goed is deze schakeling nu...
Ik heb wat plaatjes gemaakt met de Hameg, kunnen jullie het zelf beoordelen.
Ik heb de middeling (16x) aangezet, zodat je goed de kwaliteit van de blok kan zien.

Dit is de 10Khz blok.
http://www.bramcam.nl/NA/Diff-Probe/markce-12.jpg

Dit is de 100Khz blok.
http://www.bramcam.nl/NA/Diff-Probe/markce-13.jpg

De 1Mhz blok!!!
http://www.bramcam.nl/NA/Diff-Probe/markce-14.jpg

Wat is nu de bandbreedte, nou kijk maar naar de volgende foto, 10Khz heeft een waarde van 10mV RMS.
Hier op dit plaatje is bij 20Mhz de waarde gedaald tot 7mV dat is ongeveer het -3dB punt.
http://www.bramcam.nl/NA/Diff-Probe/markce-15.jpg

Wat nu nog meer te doen, er komt een buffer achter, de LH0002, maar dat mag ook een BUF634 of zoiets zijn.
Dit is omdat ik een coax kabel netjes wil kunnen aansturen en afsluiten.
Zo'n buffer "ontlast" de Opamp en kan meer stroom leveren, hierdoor blijft de behaalde pulsweergave ook netjes bij een afgesloten kabel.

Oja, natuurlijk kan hij niet 10V RMS bij 15Mhz leveren! :-)
Verder hangt het bereikte resultaat volledig af van je bouwkunst.
Op mijn testprint kan je al zien dat ik een scheidings schotje gebruik.
Dat mag weer niet te dicht op de 1M weerstanden zitten dat geeft weer een te groot kantelpunt,
wat verder bijna niet te compenseren met de trimmers.

Leuk project!!!

Schema met de extra buffer.
Deze krijgt een dubbele symetrische voeding,
zodat ik in ieder geval voor de lagere frequenties een grote dynamiek heb.
http://www.bramcam.nl/NA/Diff-Probe/markce-16.jpg

Shoot @ it!

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Blackdog,
Heb je al geprobeerd R1, en ook R2, te vervangen door 3 x 330k in serie?

blackdog

Honourable Member

Hi Heer beckers, :-)

Yep, gespeeld met serie schakeling van deze weerstanden.
Maar dan worden de capaciteiten naar de omgeving natuurlijk ook weer groter.
Het werd dus slechter...
Ik kwam juist achter de truuk met het draadje tijdens het experimenteren met deze weerstanden.

De oplossing is natuurlijk een Guard, maar dat valt ook niet mee te maken.
Wordt het snel weer te complex, twee drivers maken, signaal en fase goed kunen instelen enz.

Ik heb al wat zitten denken over de opbouw, maar ben er nog niet helemaal uit.
Dat stukje montage draad werkt echt heel goed maar het zou misschien ook met en dun stukje print kunnen waar de weerstand dan doorheen steekt.

Ik weet nu al dat de probe redelijk goed moet worden afgeschermd,
maar de ingangschakeling moet zo min mogelijk paracitaire capaciteiten zien.
Het is zoals altijd, een beetje in tegenspraak :-)

Ik ga deze schakeling eens netjes bouwen en laat de behaalde gegevens hier dan wel zien.

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Heel mooi allemaal blackdog. Een differnetialprobe staat toch bij velen van ons stiekem op het verlanglijstje.

Maar met louw geavanceerde scope met 4 ingangen kan je toch 2 ingangen opofferen om differentiaal te meten?

Ik zit nu de denken in computers gebruiken ze voor bv de pcie bus lvd ingangen low voltage differetial en dat werkt in de vele Mhz tot Gbit aan toe. Is deze techniek bruikbaar?

blackdog

Honourable Member

Hi benleentje :-)

Het probleem met de scoop is dat de commonmode onderdrukking niet goed in te stellen is.
De scoop is een typische "armeluis" oplossing.
Als je niets hebt, gebruik het dan vooral.
Wel je probes over een groot gebied afregelen op goede commonmode.
Dit is zeker niet het optimum voor optimale pulsweergave, live sucks :-)

De schakelingen waar ik hier mee test zijn NIET geschikt voor meer dan zeg 50Mhz.
Ook zal je, een goede print moet ontwerpen om het stabiel te krijgen,
kleine mechanische veranderingen geven grote verschillen in de CMRR boven de 100Khz.
Als je, als een Professional aan deze snelle bussen waar jij het over hebt wilt meten zou ik toch bij HP of TEK gaan kijken,
ga wel goed zitten voor als je naar de prijs kijkt.

De Diff. probes voor hoge frequenties zijn meestal veel lager wat ingang impedantie betreft.
Of je het zelf kan bouwen...
Als je bekent bent met HF techniek en b.v. de snelle opamps van TI gebruikt lukt het je waarschijnlijk
wel een redelijk functionerende probe te maken.
Maar, heb je daar de meetinstrumenten voor, 1GHz bandbreedte scoop, functie generator tot zeg 200Mhz redelijk recht met voldoende output enz.

Ik zou het graag gaan maken, maar heb die spullen er niet voor en trouwens ook de tijd niet.
Ik doe dit voorlopig tussen mijn werk als IT'r door.

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

@benleentje
Dat is i.v.m. oversturing van de ingang maar heel beperkt mogelijk.
Ook zijn er kleine verschillen tussen de ingangen.

Ik zou het graag gaan maken, maar heb die spullen er niet voor en trouwens ook de tijd niet.
Ik doe dit voorlopig tussen mijn werk als IT'r door.

En ik de kennis niet:)
Ik waardeer het allemaal heel erg wat je doet. En een differentialprobe tot 50Mhz is voor een amateur toch al heel wat. Mijn scope ga toch ook maar tot 60Mhz.

Maar mijn vraag was niet dat ik aan die snelle pcie bus wou gaan meten maar of die bruikbaar zijn als differentieel ingang ze zijn zeker zeer snel.

blackdog

Honourable Member

Hi benleentje,

Sorry als ik je niet goed begrepen heb, beetje een rot koppijn op het ogenblik.
Voor ik een meisie wordt, is het wel over denk ik :-)

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Mooi resultaat. Smaakt naar nog een (nabouw) projectje (ik wil nog een HF diff probe, mag in blik met netvoeding).
Hoe is de Common mode rejection boven 100KHz?

JE hoeft geen sorry te zeggen. Ik lees net mijn eerste vraag terug en inderdaad het staat er niet echt duidelijk wat ik nu precies bedoelde te vragen over hetgeen in nu precies in gedachten had en hetgeen er op papier staat of hetgeen wat er op papier zou moeten staan welke in deze kwestie wel degelijk eventueel misschien of per ongeluk van belang zou kunnen zijn. :). Hoop dat het nu wat duidelijker is.

blackdog

Honourable Member

Hi markce, :-)

Ik heb met opzet geen waarde voor de CMRR gegeven, daar dit sterk afhankelijk is van de bouwwijze.
Dit komt als ik hem komende week, als ik hem degelijk ga opbouwen.

Ik zal ook nog wat testen moeten doen wat de uitstuur mogelijkheden zijn.
De datasheet van de LME49701 is erg uitgebreid maar niet op dit gebied.
Dat zal dus getest moeten worden.

Dan loop ik weer tegen een probleem aan, waar meerdere hier op het forum ook last van hebben.
Een uitgangsbuffer voor mijn generator die meer dan 30V TT aankan tot zo'n 20Mhz a 30Mhz.
Ja, die gaat er ook komen met een redelijk frequentie gebied, kost aleen wat tijd...

Het is nu tijd om naar Braband af te reizen :-)

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
blackdog

Honourable Member

Hi Heren,

We zijn weer een week verder en ik heb een beetje tijd gehad voor de 1:100 Diff. probe.

Hij is nu opnieuw opgebouwd rond de LME49710 Low Noise audio Opamp.
Ook is hij degelijker gebouwd met twee scherm schotjes, en hierdoor een stuk minder gevoelig voor "handeffect"

Een paar plaatje van de opbouw

http://www.bramcam.nl/NA/Diff-Probe/LME49710-Bouwen-01.jpg

http://www.bramcam.nl/NA/Diff-Probe/LME49710-Bouwen-02.jpg

Schoje t.b.v. de opheffing van een deel van de parasitaire capaciteiten van de 1M weerstanden.
http://www.bramcam.nl/NA/Diff-Probe/LME49710-Bouwen-03.jpg

En dit is de opbouw waarmee de blokweergave is getest.
http://www.bramcam.nl/NA/Diff-Probe/LME49710-Test-01.jpg

Vandaag (zaterdag) ben is bezig geweest de pulsweergave zo goed mogelijk te krijgen, dat valt weer niet mee.
Deze opamp heeft een kleine lift rond een paar Mhz bij kleine versterkingswaarden.
Deze lift is ook afhankelijk van het uitstuur niveau.
Hoe groter de uitgansspaning, des te kleiner deze lift.
Deze "lift" is de overshoot die je ziet op de blok foto's.
Het is niet veel, maar valt bij blokweergave altijd op.
Een paar tienden van een dB variatie in het frequentie gebied zie je direct...

Als generator heb ik de HP 3310b functie generator gebruikt.
De blauwe trace is de -40dB verzwakker uitgang zodat je goed het verschil tussen de ingang en de uitgang kan zien.

10Hz blok
http://www.bramcam.nl/NA/Diff-Probe/LME49710-10Hz-Blok.jpg

100Hz blok
http://www.bramcam.nl/NA/Diff-Probe/LME49710-100Hz-Blok.jpg

1khz blok
http://www.bramcam.nl/NA/Diff-Probe/LME49710-1Khz-Blok.jpg

10Khz blok
http://www.bramcam.nl/NA/Diff-Probe/LME49710-10Khz-Blok.jpg

100khz blok
http://www.bramcam.nl/NA/Diff-Probe/LME49710-100Khz-Blok.jpg

1Mhz blok
http://www.bramcam.nl/NA/Diff-Probe/LME49710-1Mhz-Blok.jpg

5Mhz blok, of, wat er van over is :-)
http://www.bramcam.nl/NA/Diff-Probe/LME49710-5Mhz-Blok.jpg

De bandbreedte bij -3dB gemeten met de Hameg HMF2525 is ongeveer 22Mhz bij kleine signalen.
Ik heb nog steeds geen snelle powerbuffer voor de 50Mhz bandbreedte voor sinus signalen.
Het is dus moeilijk commonmode en bandbreedte te meten bij signalen boven de 1Mhz.

Morgen weer wat meer metingen onder meer de commonmode onderdrukking die ik wel kan meten.

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
haasje93

Golden Member

Ha Blackdog,

Zeer mooi gedaan, weer mooi opgebouwd.
Heb ik dan toch een projectje gevonden wat ik in dat cisco kastje van jouw kan maken ;)

Ik kijk uit naar meer.

Haasje93

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

Netjes!

Misschien dat die kleine overshoot ontstaat doordat de uitgang een capacitieve koppeling heeft met de ingang.

blackdog

Honourable Member

Hi Heer beckers :-)

Dat zou kunnen maar de afstand van uitgang tot de ingang is vrij groot.
En het gedrag komt goed overeen met de gegevens in de datasheet.
Zie het plaatje hieronder.

http://www.bramcam.nl/NA/Diff-Probe/LME49710-Puls-Response.jpg

Maar voor de zekerheid zal ik toch wat proberen met extra afscherming.
Wie weet helpt het!

Haasje93
Misschien kan je ook de andere Diff probe gaan bouwen waar ik mee bezig ben.
Deze, de 1:100 probe, is vooral voor de wat grotere signalen.

De andere waarmee ik bezig ben is een 1:10 / 1:1 Diff. probe.
Wat handig is voor mijn toepassingen, voordeel, een stuk betere signaal ruisverhouding.
Niet dat de 1:100 wat dat betreft niet goed zou zijn, bij 300khz bandbreedte heb ik maar ongeveer 25uV ruis.

Natuurlijk laters meer hierover.

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Elektor heeft overigens al eens een circuit hiervoor gepubliceerd, gebaseerd op een instrumentatie versterker opgebouwd met individuele opamps :

http://thetooth.name/dev/UK2010090601.pdf

haasje93

Golden Member

Dat klinkt ook erg interressant, misschien een combi van beide in een kastje. Hmmm een idee :)

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

Honourable Member

Hi MfA,

Dank je voor de link, maar ik ken dit ontwerp al.
De gene waar ik nu mee bezig ben is een stuk beter dan het Elektuur ontwerp.

Tot 100Khz haal ik zeer hoge commonmode onderdrukking, dit ver boven de 55 dB van het Elektuur ontwerp.
Daar boven wordt het wel minder maar nog steeds zeer goed, morgen daar meer over.

Ook het ruisgedrag is niet optimaal door de current noise die je krijgt i.v.m. de 51K impedantie aan de +ingang.
Ze melden ook niet, dat die 1Mhz bandbreedte alleen beschikbaar is bij kleine signalen...
Ik vind de NE5532 een hele mooie opamp maar niet breedbandig genoeg voor deze toepassing.
Ik probeer het beter te doen zonder te speciale onderdelen te gebruiken, maar met een wat duurdere opamp en een buffer.
Verder gebruik ik wat betere afscherming.

We zullen zien hoever ik kom :-)

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Tidak Ada

Golden Member

MfA:
Ik kan get bestand niet openen met Acrobat8; het zou beschadigd zijn.

Veerder: Instrumentatieversterkeres hebben een veel kleiner gain-band width product dan conventionele OpAmps. Zodoende kun je geen grote bandbreedte van zo'n versterker verwachten.

Rommelige werkplek? In de natuur is wanorde de meest stabiele toestand; de entropie is dan maximaal. Het handhaven van "orde" kost daarom altijd energie. ----> TUBE COLLECTORS ASSOCIATION - http://www.tubecollectors.org/
blackdog

Honourable Member

Hi Tidak,

Misschien moet je dan toch maar over op een nieuwe versie van een Reader, misschien Foxit?

Let wel op bij het installen dat je alles uitzet, ook de gammele toolbar.
Daarna is het een zeer prettige PDF reader.

Versie 8!, dat is uit de tijd van de Romijnen *grin*

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Elektor heeft overigens al eens een circuit hiervoor gepubliceerd,

Kan simpelweg stellen dat mijn diff probe ontwerp beter is dan de Elektor versie (zie zelfbouw projecten). Die spec/ontwerp combi was nl. de reden om zelf iets op te zetten.

Op 22 maart 2014 23:07:38 schreef blackdog:Ook het ruisgedrag is niet optimaal door de current noise die je krijgt i.v.m. de 51K impedantie aan de +ingang.

Strikt gesproken niet de ingang, het is de helft van een spanningsdeler ... zitten nog 10 MOhm weerstanden in serie.

Ze melden ook niet, dat die 1Mhz bandbreedte alleen beschikbaar is bij kleine signalen...

De uitgang is meestal een klein signaal, het is geen 1:1 probe ... het is een 1:10/1:100 probe.