Symmetrical preamp 40/60dB gain, 1Mhz

blackdog

Golden Member

Hi,

Doordat ik regelmatig vastlooop tegen de ruis/stoor grenzen van mijn meet apparatuur,
heb ik besloten een "kleine" uit batterijen gevoede meetversterker te bouwen.

Er staat ook nog een uitgebreide versie op stapel maar dat kost nog wat veel tijd om dat project af te ronden.
Dus besloten om in het brein en de onderdelen voorraad te duiken om een simpeler versie op te zetten die snel tebouwen is.
Dat houd ondermeer in dat bijna alle filtering er uit gelaten is met uitzondering van een uitschakelbaar 50Hz Notch filter.

Architects specifications ;-)
Symmetrische ingang
Een zo laag mogelijke ruis
Ingang uitgerust met IC zodat commonmode in de basis goed is
Beveiliging tot 50V aan de ingangen
Beveiliging tot 50V aan de uitgangen
Bandbreedte liefst minsten 500Khz -1dB
Versterking omschakelbaar tussen 40 of 60dB

Een groot deel van het schema is gelijk aan de andere meetversterker die ik heb gebouwd en regelmatig gebruik.
Deze heeft max 20dB gain en een Notch filter, ben daar nog steeds blij mee maar is natuurlijk niet voldoende voor de toepassing die vaker nodig heb.
Door een groot deel te gebruiken van dit schema bespaar ik flink op de ontwerptijd.
Hieronder de link naar het topic dat ik als uitgangspunt gebruik voor de nieuwe versie.
http://www.circuitsonline.net/forum/view/126732/1/meetversterker

Ik kwam al snel terecht bij een IC van Analog Devices, waar ik een aantal samples van heb.
Dit is de AD8229 in de CerDIP die tot 210C is gespecificeerd!!! en een prijskaartje heeft van bijna 184$
Een beetje te ver doorgeschoten als je het mij vraagt, maar ik ben ze dankbaar dat ik een paar samples heb gekregen.

Waarom ga ik dit IC nu gebruiken, wat zij zijn sterke eigenschappen t.o.v. veel goedkopere producten?
Ruis
1nV/Wortel-Frequentie en deze is bij 100x versterking al bijna optimaal, bij de meeste kom je pas bij 1000x gain in de buurt van de specs.
Ook de 1/F ruis is mooi laag
Bias ruis is mooi laag
Offset (typical 20uV) een bias waarden zijn laag (typical <20nA)
Bandbreedte bij 100x is ongeveer -3dB bij 1Mhz
Commonmode bij 50Hz rond de 130dB en bij 2Khz 100dB
Bij 100x versterking is de pulsweergavebijna perfect (geen overshoot)
Voor de rest van de gegeven kijk dan in onderstaande datasheet va nde AD8229.
www.bramcam.nl/NA/NA-60dB-Amplifier/AD8229.pdf

Hieronder een werkversie van waar ik ondertussen ben met het opbouwen van het schema, het plaatje is klikbaar.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-60dB-Amplifier/40-60dB-meetversterker-02-klein.png

De bedoeling is een kantelpunt dat het liefst beneden 1Hz ligt en ik heb de kantelpunten in het schema gezet bij de verschillende filters.
C9 en R9, C17 en R22 zijn geen enkel probleem, dit kan ik schalen hoe ik dit wil.

Alle problemen zitten aan de ingang van de AD8229.
Dit IC moet heel blijven en alle onderdelen die ik hier aanbrengen verslechteren het ruisgedag, het is een echte Catch-22 situatie zoasl René ook al aangaf.
Ik wil er van uitgaan dat ik het tot een 40 a 50V aan de ingang heel wil houden.
En waar zit nu het probleem?
Iedere weerstand die ik ter bescherming aanbreng verslechterd de ruis.
De ruis aan de ingang van de AD8229 is bij de 100x versteking instelling rond de 1,1V√Hz
Een weerstand van ongeveer 60 Ohm heeft een ruis van 1V√Hz
Door mijn 4 beveiligings weerstanden van 22 ohm is het ruisgetal dus al verdubbeld!
Verder zijn de koppel condensatoren lastig, ik wil geen elco's gebruiken i.v.m. de lekstromen en lange insteltijden.
Dus dat houd in dat R3 en R5 in het schema wat aande hoge kant zijn met hun 22K1.
Gelukkig zijn de bias stromen bij dit IC voor zijn lage ingangs ruis ook mooi laag.
Ik ga proberen met 2x22uF per kant, en dit geeft ongeveer een kantelpunt van 0,3Hz aan de ingang.
Voor nog lage ruis aan de ingang moeten deze condensatoren eigenlijk nog groter maar het nadeel er van is dat je nog meer energie richting de AD8229 duwt bij het aansluiten of een fout situatie.

Wat nog niet in het schema staat is een schakelaar die beide ingangen van de AD8229 naar massa kortsluiten.
Deze schakelaars komen parallel aan de weerstanden R3 en R5, bij het aansluiten van de meetversterker of het opstarten van de voeding als deze al is aangesloten beschermd dit de ingangen.
En als alles in rust is, kan de schakelaar worden omgezet om metingen te doen.

Dit bescherm de ingangen niet bij fout situaties tijdens de metingen, of onzorgvuldig gedrag mijn brein ;-)
Ik denk er aan een relais er bij te plakken die deze functie automatisch uitvoerd,
dit is natuurlijk niet perfect door de traagheid van het relais maar helpt wel voor de bulk van de energie richting de AD8229.

Dit moet goed worden uitgezocht anders is het bouwen weinig zinnig als je steeds van die mooie IC's opblaast, gelukkig zijn zo goedkoop *grin*

Nu eerst andere zaken regelen, dit weekeinde meer hierover.

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.

Ha Blackdog,

Erg interessant, ben benieuwd naar je metingen straks. Ook hoe je straks gaat verifiëren bij bijvoorbeeld 1MHz. Even voor mijn begrip vorming: dat de ruis bijna hetzelfde is bij een gain van 100V/V als bij 1000V/V kun je zien aan figuur 38 op pagina 13 toch?

En verder, is deze opamp zo duur vanwege de goede specs of vanwege het enorme temperatuur bereik (al dan niet i.c.m. de goede specs)? Bij dit soort temperaturen moet je volgens mij met alles rekening houden, R, C, L en zijn dat allemaal van die MIL of zwaarder gespecificeerde zaken. Maar goed, dat is hier niet aan de orde voor zover ik begrijp.

Groeten,
Giovanni

RAAF12

Golden Member

Of eerst een proefmeting doen met een minder dure schakeling en daarna pas deze gaan gebruiken.Murphy en Boltzmann* loeren altijd :-) Een schrale troost, maar in ontwerpen is een compromis onoverkomelijk. Bij de oa. NASA heeft dat mensenlevens gekost. Vishay heeft hele mooie R's voor dit doel. Zwevend bouwen, teflon, ect zal ook de kwaliteit verhogen. En afkijken bij de grote jongens kan natuurlijk ook.
De master himself https://www.youtube.com/watch?v=ZaDK-Nqfp-U
* De Boltzmann's constante (1.38065 x 10-23 J/K)

blackdog

Golden Member

Hi Heren,

Giovannii
Het klopt dat je het ruisgedrag goed kan zien in figuur 39.
Dit is duidelijk anders dan vele andere instrumentatie versterkers.
Waarom kies ik niet direct voor 1000x versterking? Omdat dan de bandbreedte te klein wordt en er DC problemen kunnen gaan optreden,
dit door de offsett, bias en lekstromen dat kost dan teveel dynamisch bereik aan de uitgang van het IC.
Ik heb er dus voor gekozen om 100x versterking toe te passen en dan de volgende trap AC te kopelen,
dan heb ik er in ieder geval in de volgende trap geen last van de DC op de uitgang van de AD8229.

De prijs van het IC zal natuurlijk bepaald zijn door de gegarandeerde specificaties en het testen op hele hoge temperaturen.
Ik heb ze natuurlijk niet gekocht, het zijn samples, ik kwam er later pas achter hoe duur ze zijn...
Ik kijk regelmatig bij de IC fabrikanten of ze nog nieuw spul hebben dat echt uitblinkt en de AD8229 is er zo een.

Hoe ik het frequentie bereik test van deze meetversterker?
Dat kan met mijn FLUKE RMS meter die vrijwel plank recht is tus zo'n 30Mhz.
Dit samen met een van mijn functie generatoren die ik dan eerst een zelfcal laat doen na te zijn opgewarmt.
Dan is het mogelijk binnen 1% te weten in hoeverre het signaal afwijkt bij 1Mhz.
Verder is ook van belang hoe de pulsweergave is, volgens de specs van de AD8229 is deze heel mooi bij 100x versteking.
Maar het trapje hierachter speeld ook mee, ik ga meestel voor de mooiste pulsweergave i.p.v. het meet vlakke frequentie bereik.

RAAF12
Of eerst een proefmeting doen met een minder dure schakeling en daarna pas deze gaan gebruiken.. Nop!
Ik heb mooi spul liggen en dat gaat gebruikt worden, dit is geen "nabouw schakeling" maar meer om te laten zien waar ik tegenaan loop bij het ontwerpen.
En het ontwerp is natuurlijk ook uit te rusten met de oude SSM-2017 of de THAT1510 of wat OPA typen.
Minder kan altijd, maar ik ga hier voor het maximaal haalbare met het beste spul wat ik heb liggen.

Verder heb ik bij mijn wandeling vanmiddag, na lopen denken over het ingangs circuit, ik heb natuurlijk helemaal geen grote signalen aan de ingang die ik wil meten.
Ik bouw het juist om signalen beneden zeg 1mV te meten...
Er zullen echter wel hele grote DC signalen aanwezig zijn en die mogen de ingangen niet stuk maken.
Misschien zijn voor iedere ingang twee 1N4007 dioden voldoende, ik moet uitzoeken wat de capaciteiten zijn van deze dioden en in hoeverre ze eventueel de meting kunnen aantasten bij signalen van max. een paar mV.
De capaciteiten van de diodes kan ik ook gebruiken voor het HF filter, dat ze in iedere geval een deel van de capaciteit vormen die er toch al aanwezig is in de vorm van Cer condensatoren om het HF veld aan de ingang te dempen.
Bij deze diode oplossing, zou de weerstanden direct aan de IC ingangen heel klein kunnen zij, zeg 10 Ohm, daar de datasheet het niet heeft over verplichting deze serie weerstanden te gebruiken.
Ze geven ze alleen aan, dat als de ingangsspanning buiten zijn marge hiervoor komt ze nodig zijn om de beschermings dioden heel te laten in het IC.
Oja, Matt is er goed, jaamer dat hij zo weinig video's maakt!

René
Voor een deel komt het overheen met waar ik aan gedacht heb, ik moet mijn eigen opzet nog laten bezinken en ga dit dan kombineren met wat jij laat zien.
Ik hoor natuurlijk graag je opmerkingen waar ik morgen mee kom :-)

Nu even geld verdien!
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,

Van daag geen metingen maar wel nagedacht over de ingangs schakeling van de AD8229.

De meest simpele bulletproof beveiliging is 2x een diode over een ingang naar massa.
Je hebt dan zeg zeker 100mV RMS ruimte voor dat de diode het signaal gaat vervormen.
Simpel en effectief betreffende het beveiligen van de ingangen.
Het is echter wel jammer dat ik een flink deel van het commonmode bereik het raam uitgooi...
Na het bekijken van René zijn schakeling en mijn frutsel ben ik tot onderstaande schakeling gekomen.

Ik gebruik 6 dioden per ingang, dit is om zowel voor de positieve als de negatieve deveiliging zeker +-1V TT aan te kunnen.
De weerstanden van 22K1 heb ik nu opgesplitst in meerdere weerstanden maar uiteindelijk kom ik weer ronde de 22K uit, 22K5 om precies te zijn.
Deze manier van schakeling opbouw houd de spanningsverdeling over de dioden mooi gelijk.
Ik ga hier nog aan meten om te kijken of ik niets over het hoofd zien.

De 1N4007 zijn nog aardig verschillend als ik de vele datasheets mag geloven die ik gisteren gelezen heb.
ON Semi kwam er over het algemeen het gunstiste uit betreffende de capaciteit en de lekstroom.
Uit mijn voorraad was het vrij makkelijk diodes te selecteren die beneden de 8nA zaten bij 3V in sper over de diode
Sommige zaten wel aan de 20nA, de 1N4148 serie kan je beter vergeten dat is een "Leaky Basterd" :-)
Natuurlijk heb ik nog meer dioden geprobeerd, maar ik kon mij een Bob Pease artikel herrineren,
waar uit bleek dat de 1N4007 helemaal niet slecht was op het lekstroom gebeid.
Mijn metingen wat betreft het commommode bereik zal ik hier laten zien.

Deze meetversterker is bedoeld voor metingen aan hele kleine signalen en heb aan de ingang geen -+10V commommode nodig.
De gain is minimaal 100x van de eerste trap, als ik van -+6V voeding minimaal uit ga, dat is dit minder dan 120mV wat er maximaal differentiaal aan de ingang mag verschijnen zonder klippen aan de uitgang.
Natuurlijk is het handig als het commonmode bereik aan de ingang bijna de voedingspanningen kan bereiken,
maar dat is voor mijn toepassing helemaal niet nodig.
De meeste commommode zal brom zijn en dat zal al het heel gek loop eigenlijkn ooit meer dan 10mV zijn.

Als de ingang goed is aangesloten op een spannings referentie of voeding ziet de ingang van de AD8229 een zeer lage impedantie.
En dat is ook de bedoeling voor een zo laag mogelijk ruisgetal.
Door deze lage impedantie is er eigenlijk geen ruimte voor grote commommode signalen.

Er is nog meer zichtbaar aan de ingang, en dat zijn twee relais, de ene sluit de ingangen kort en de andere zet twee weerstanden van 470 Ohm in serie met de ingangen.
Ben ik nu gek geworden ( wie weet ;-) )
De stand in het schema is de rust stand, de laatstromen als ik de versterker aansluit lopen nu door RE2.
RE1 heeft open contacten en de twee 88uF condensatoren worden opgeladen door de 470 Ohm weerstanden.
Sommige referenties vinden het niet leuk al je direct een dikke condensator aan de uitgang plaats.
Ook sommige voedingen vinden dit niet leuk als dit kort bedraad is, vandaar deze oplossing.
Verder is er ook nog een commonmode choke aangebracht en wat condensatoren om de echte hoge frequenties buiten de AD8229 te houden.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-60dB-Amplifier/40-60dB-meetversterker-03.png

Natuurlijk zijn het nog niet de definitieve waarden in het schema, het geheel is nog in ontwikkeling :-)
Gaarne jullie input, zi ik nog iets over het hoofd?

Dank en 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.
rbeckers

Overleden

Bram, er zit veel verschil tussen diodes van hetzelfde type van verschillende fabrikanten.

De 1N4004 van Vishay heeft bij dezelfde settings een hogere lek.
Andere redenen om geen 1N4004 te gebruiken zijn de snelheid, de parasitaire c (fig 6 Vishay 1N4001.pdf) en dat ik in schema's nooit 1N4004 in of aan de signaalweg tegenkom.

Relais1 is prima. Maar ik zou R32 (en R35 en C23) voor het relais zetten.
De choke kan meer kwaad dan goed doen.

Rest komt nog.

Wat moet de ingang kunnen verdragen?

RAAF12

Golden Member

RAAF12
Of eerst een proefmeting doen met een minder dure schakeling en daarna pas deze gaan gebruiken.. Nop!
Ik heb mooi spul liggen en dat gaat gebruikt worden, dit is geen "nabouw schakeling" maar meer om te laten zien waar ik tegenaan loop bij het ontwerpen.

Net zoiets dat er eerst een belastingsweerstand op een zelfbouwversterker wordt aangesloten als test en daarna pas de dure luidsprekerset.

blackdog

Golden Member

Hi RAAF12,

Het testen zal ik ook proberen met de andere IC's die ik heb liggen.
Ze zijn pin compatible maar vooral wat stabiliteit betreft kan dit wat lastig worden.

De AD8229 heeft namelijk geen weerstanden nodig aan de ingang voor HF stabiliteit.
Het zal allemaal wel los lopen, maar ik ontwerp in ieder geval voor het beste IC dat hier op de plank ligt :-)

Verder zal ik ook laten weten hoe groot de verschillen zijn tussen de IC's, en ik verwacht voor de SSM-2017 weinig AC verschil, maar jammer genoeg is dit een "Obsolete" maar ik heb er nog zeker 5 van in CER behuizing.

Ik zie er naar uit hoe goed het gaat werken, maar eerst de ingang testen met de diode configuratie die ik gisteren liet 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.
blackdog

Golden Member

Hi René,

Ik begrijp niet waarom de componenten R32, R35 en C23 beter voor RE1 geplaats kunnen worden.
C23 van 470pF kan misschien ook achter de 88uF condensatoren geplaatst worden...
Voorlopig heb ik ze nog niet helemaal op een rijtje wat de beste volgorde zou moeten zijn voor de componenten aan de ingang van het IC.
Ik hoor graag van je wat jij er van vind :-)

De spanning waar ik aan denk die de ingang moet kunnen verdragen is voedingen die tot 50V aan de uitgang kunen leveren.
De begrensing zit volgens mij nu alleen in het vermogen van de weerstanden R39 en R40 tijdens het laden van de condensatoren.
(er van uit gaande dat een voeding niet met grote amplitude staat te genereren)

En volgens mij had ik al laten weten dat ik 1V piek + of - aan commonmode wil kunnen verdragen zonder dat het signaal wordt aangetast.
En dat is volgens mij mogelijk met 3x 1N4007 in serie.

De commonmode choke zal een paar windingen om wat ferriet worden,
maar in ieder geval zo dat het frequentie gebied niet aangetast waar deze versterker voor gemaakt is , zeg 1Mhz.

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

Bram, de belangrijkste reden is dat filteren aan het begin van de signaalketen de beste resultaten geeft.
Een andere reden is dat als je achter een filter (tenminste hier) iets aanpast, de filters minder veranderen.

Wat vond je van de data van Vishay?
Dan weet je ook waarom een 1N400xx ook wel eens als varicap gebruikt wordt.

Bij zo'n duur IC zou ik meer beveiligen.

blackdog

Golden Member

Hi René,

Als het goed is zie ik de beveiliging zo.

Ten opzichte van de massa kan er nooit meer dan drie diode drempels spanning op de ingangen optreden.

De twee relais zorgen voor een beheerste laatstroom voor het grootste deel van het gebruik.
Er zou nog een schakelaar of relais contacten bij kunnen om de condensatoren te ontladen.

Wat betreft de HF signalen, ik heb zeer goede ervaring uit mijn piraten tijd met het direct ontkoppelen achter op de connector van de ingang.
Dus klein commonmode spoeltje voor signalen ruim boven de 10Mhz en dan die twee 100pF direct naar de kast monteren.
Ze staan hierboven nog naar de kast getekend maar in mijn schema editor is het al aangepast.
Ik denk dat ik hiermee al grotendeels voldoe aan je opmerking over de filtering zo ver mogelijk bij de ingang te houden.

Wat verder ook nog kan is Gas Arresters aan de ingang plaatsen, en ik denk dan dat dit aleen zal helpen bij het heel houden van de Cer. condensatoren die er voor de HF ontkoppeling inzitten.
Ik weet niet wat sneller is de Gas Arresters of de 1N4007 diodes...
De typen die ik hier heb zijn als ik het goed heb 70V, de laagste spanning die ik kon vinden.
Ik zie bij LittleFuse dat de kleinere typen rond de 1uSec zijn.
Mov's zitten aan de 100nsec alleen hebben een hogere capaciteit zo rond de 50pF en de Gas Arrester rond de 1pF.
Toch maar nadenken of Mov's hier niet beter toe te passen zijn...

Wat de diodes betreft, ik zij al dat ik een flink aantal 1N4007 datasheets had doorgenomen,
ik had volgens mij ook gezegt dat ik 1N4148 had gemeten en dat die veel slechter waren.
Ik zie in jouw plaatje dat de specs van de Vishay 1N4148 duidelijk beter is dan de versie waar er hier nog ruim 700 van in een bakje liggen...

De diode capaciteit laat ik lekker een beetje meewerken voor het filteren op vele Mhz.
Als ik 500Khz haal -1dB aan bandbreedte bij een lage stuurimpedantie, (Voedingen, Referenties) dan vind ik het mooi.
Als ik hem gebruik met mijn meetcomputer dan haal ik toch maar iets meer dan 90Khz door de gebruikte 192Khz sample frequentie.
Maar het is natuurlijk handig als ik de versterker ook als scoop voorzet kan gebruiken met wat meer bandbreedte.
Hij is niet bedoeld als universele meetversterker, want dan wordt de ontwikkeltijd nog langer en ik wil verder met mijn metingen.

Ik denk dat ik wat voeding spanning voor deze versterker wil uitgaan van 3V RMS aan de uitgang van de AD8229.
Dit houd in dat ik dan +-7,5V hiervoor nodig heb als spanning.
Bij nieuwe batterijen kan dat uit 10x een penlite, net zoals ik gebruik in mijn andere meetsetjes.
Het hangt een beetje af van wat de relais verbruiken of ik kan meer polige schakelaar gebruiken dat verbruikt geen stroom.
Of de relais met magneetjes, de bistabiel typen, maar daar moet dan weer electronica bij om ze bij het inschakelen in de gewenste positie te krijgen.
Ik kan ook uitgaan van 4x een 9v batterij en er dan 2x2 parallel.

Zoveel afwegingen...

Weer een tussen versie, hier nog even niet getekend met piekspnnings beveiliging, omdat ik daar nog niet uit ben.
Er is een extra weerstand gekomen hier nog R48 genoemd, van 220K om de condensatoren te ontladen.
Deze is hoog genoeg om het laatproces normaal gesproken niet te verstoren en dat is maar 0,5%.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-60dB-Amplifier/40-60dB-meetversterker-04.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.
rbeckers

Overleden

Ik vind die 1pf van die gas surge arrestors prima.

En R48 parallel aan C23?

(die 700 weggeven?)

blackdog

Golden Member

Hi René,

Nu zit de 220K niet in het circuit tijdens het meten.
Ik wil de schakelaar/relais zo maken dat al het geheel uit is dat de schakeling veilig is en er liever ook geen belasting voor de d.u.t.

Deze begrijp ik niet => (die 700 weggeven?)

Volgens het gene wat ik vanavond heb gelezen is de Gas Arrester ongeveer 10x trager dan een MOV.
Wel een lekkere lage capaciteit maar dat is natuurlijk niet de enige spec. die van belang is.
Ik moet nog steeds die Gas Arresters testen die ik hier heb liggen.
Ik weet alleen nog niet hoe precies.
Ik den kan aan een basis spanning die redelijk onder de limit zit van de Gas Arrester en dan met een snelle schakeltor de tweede voeding er bij zetten die hem ontsteekt.
Ik weet niet of ik hoogspannings transistoren heb die snel genog zijn namelijk.

Maargoed, ik draaf weer door :-)

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.
RAAF12

Golden Member

Hihi, lees je eigen txt eens door :-)

kwoot: de specs van de Vishay 1N4148 duidelijk beter is dan de versie waar er hier nog ruim 700 van in een bakje liggen...

blackdog

Golden Member

Hi RAAF12,

Ik heb het echt allemaal doorgelezen, en het duurde even voor het kwartje viel/ik het zag... wat een muts *grin*

Ik dacht nog, heb ik een typefout gemaakt bij een 1N4007 e.d., maar kon het echt niet vinden voor ik jou opmerking las!

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.
Hewlett

Honourable Member

Hallo Blackdog,

Weer een leuk project, van het ene project komt het andere :-)

Je keuze voor een 1N4007 als protectiediode is wat ongelukkig denk ik, deze diodes zijn niet snel genoeg. Ga maar eens testen met een snelle puls en een 1N4007 en je zult een flinke overshoot zien, die langzame diodes gaan niet direct in geleiding (en snelle 1N4148 ook niet) met drie in serie kan die overshoot wel eens hoger zijn dan de 1V die jij naastreeft. Deze diode overshoot parameter is pulse frequentie afhankelijk (en het hoogst in het LF gebied) en die vindt je niet in de diode datasheets. Bob Pease heeft in z'n schrijven "Understanding diodes and their problems" hier wat over gezegd en wat aan gemeten:

Betere keuze is wellich een BAV45 PicoAmpere diode van de Philips, lek is daar maar 5pA typical en deze diodes zijn o.a. speciaal voor (mosfet gate) protectie doeleinden gemaakt.

Hoe ga je die beide 88µF condensatoren voor de ingang via R48 220K ontladen?

Groet,

HamRadio PA2HK // Keep Calm and Carry On.
rbeckers

Overleden

Of een combinatie van types.

Die BAV45 ben ik wel eens tegengekomen.

fred101

Golden Member

Kun je de protectie niet via een NC non-latching drukschakelaar koppelen. Dan meet je eerst met protectie en als je dan zeker weet dat alles veilig is, kun je de protectie even afkoppelen. Die drukknop zodat je hem niet kunt vergeten weer op "veilig" te zetten.

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook maritieme en industriele PCBs

Ik denk dat 1 MHz lastig wordt, maar weet dat in de audiohoek ontwikkelingen zijn waarbij de common-mode impedantie en filters gebootstrapt worden met het gebufferde common mode signaal (Thatcorp inGenius). Het werkt daar prima. Dat zou je voor de beveiligingsdioden ook kunnen doen.

blackdog

Golden Member

Hi,

Zoals jullie al merken aan de tips die jullie geven is het geheel vrij complex.

Ik denk dat het grootste probleem de lading van de 88uF condensatoren is.
En dan is mijn setup nog zielig bij de nieuwste application note van Linear Tchnology.
Voor de liefhebbers zie de link hieronder.
http://www.linear.com/search/search.php?q=an159

Daar gaat men uit van 1500uF aan de ingang en dat zonder echte beveiliging, doosje met de THAT 300 IC's staat er waarschijlijk naast :-)

Mijn ontwerp is voor frequenties vanaf zeg 1Hz en heb voor deze toepassing die hele grote capaciteiten niet nodig.
En mijn ontwerp is niet voor ver beneden de 1uV aan ruis.
Ik wil vooral de commonmode storing kwijt raken die meestal dominant is.

Aart
Wat frequetie vlakheid betreft zal ik wel redelijk in de buurt komen van 1Mhz bandbreedte.
De commonmode onderdrukking zal dan niet "Top Notch" zijn daar de AD8229 ongeveer 40dB haalt bij die frequenties.
In hoeverre ik dat ga halen gaat bepaald worden door mijn bouwkunsten en zoals René zij afhankelijk van de selectie van de onderdelen.

Maar ik ben in ieder geval al blij met jullie input!

Fred
Hoe ik de ingang ga beveiligen hangt ook af van mijn voeding, ik wil batterijen daar ik dan geen injectie heb van stoorsignalen uit het net.
Dat beperkt de hoeveelheid electronica dat ik kan toepassen en een aantal schakelaars zoals jij ook voorsteld is natuurlijk energie efficient, alleen er is een aap die deze moet bedienen en als die aap denkt aan een banaan
dan is hij niet bij de veiligheid van de schakeling met zijn brein ;-)

Hewlett
Ik ken de diode "problemen" ook van een LT app note, op zich leuk om hier eens mee te testen, dit lijkt mij snel gedaan omdat de schakeling simpel is.
Het gaat pas mis als de spanning aan de ingangen voorbij de voeding gaan en de stroom in of uit de ingangen voorbij hun limiten gaan.
Bij zeg +- 7V heb ik dan ook +-7V marge.
Als er wat overshoot optreed bij de drie diodes van zeg 50%, dan zit ik nog ruim binnen de marge van de voedingspanning.
Maar de metingen zullen uitwijzen of het toepasbaar is.

En dan nog de ontlading van de 88uF condensatoren, dat is eigenlijk bedoeld als je de schakeling wegzet de ze binnen redelijk tijd worden ontladen.
Dat pas ik misschien nog aan naar een ander systeem.

Vele kleine diodes met lage lekstromen zijn niet geschikt, de maximale stroom is bij die dioden te laag om de condensatoren te laden en bij foutjes van deze aap die AD8229 te beschermen ;-)
Denk b.v. dat ik aan het testen ben, en mijn piekstroom komt boven de ingestelde marge van de voeding.
De stroombegrensing regeld de stroom terug en de uitgangsspanning daalt hierdoor flink.
Met het gevolg van vrij grote ontlaad/laadstromen van de ingangs condensatoren.

Ik denk hier nog even verder over na...

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

Bran,

4 snelle lek-arme diodes parallel aan 3 langzame diodes.

fred101

Golden Member

alleen er is een aap die deze moet bedienen en als die aap denkt aan een banaan
dan is hij niet bij de veiligheid van de schakeling met zijn brein ;-)

Bram, dat is niet wat ik bedoel. Een momentele verbreekschakelaar zorgt er voor dat de beveiliging standaard is aangekoppeld. Door de knop in te drukken verbreek je de verbinding zolang je hem maar vasthoudt. Laat je los dan is de protectie weer ingeschakeld. Je kunt het dus niet vergeten. En dan zie je gelijk het effect van dat spul bij je meetfrequentie

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook maritieme en industriele PCBs
blackdog

Golden Member

Hi Fred,

Ja, dat is een optie...
Dan zal ik toch ook nog moeten nadenken als de AD8229 dan "inherent" veilig is, dit alsnog niet fout kan gaan met de D.U.T of de onderdelen aan de ingang van de meetversterker.

Misschien een optie om een schakelaar te hebben die een kant op puls is en de andere kant op een normaal schakelaar gedrag.

Als de testen goed uitpakken wat betreft de opmerkingen van Hewlett,
dan zit ik grotendeels al goed met de beveiliging.

Mischien vandaag tijd om wat dioden metingen te doen.

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 wat testen gedaan met een simpele beveiliging waar ik ook mee begonnen bent tijdens het opbouwen van het eerste schema.
Hieronder het plaatje waarin de onderdelen staan en hoe de analyser was aangesloten.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-60dB-Amplifier/40-60dB-meetversterker-05.png

Ik wou graag een indruk hebben in hoeverre de diodes het te meten signaal aantasten.
Dus heb ik een testopsetje gemaakt met een dual diode BAV23 wat een diode is voor een wat hogere spanning dan b.v. een 1N4148.
De sperspanning is bij deze diode is 200V, ook de drempelwaarde is bij deze diode is wat hoger, wat voor deze toepassing goed uitkomt.
Eerst het schema, de generator uitgang van de AP is zwevend en deze opset geeft een mooie symetrische variatie over de diodes.
Dat is straks zichtbaar op de scoop plaatjes, oja de ingangen zijn elco gekoppeld bij de Anlayser ingang.

Dit is een signaal van 100mV RMS aan de ingang en de diode wordt aangestuurd door een 1K weerstand (plus de Ri van de generator)
Dit is om goed de geleiding van de diodes te kunnen zien via de vervormingsmeter die ik bij deze meting toepaste.
Hoe hoger de waarde van de weerstand (1K) des te eerder de vervorming optreed,
daar zit natuurlijk een limit aan en 1K vond ik een aardige waarde om mee te starten.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-60dB-Amplifier/40-60dB-meetversterker-Diode-1K-100mV.png

Dit is wat de AP er van zegt, bijna 100mv aan signaal uit de generator, geeft maar 0,01% vervorming,
ik zit dus nog ruim binnen de diode drempel.
De piek waarde is hier dus √2 x de RMS waarde, zeg maar 140mV, de scoop zegt 284mV omdat dit PP is.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-60dB-Amplifier/40-60dB-meetversterker-Diode-1K-100mV-SA.png

Denk nu eens na over de aangeboden 100mV RMS signaal, en de gain van de eerste trap is 100x, dit houd 10V RMS aan de uitgang!!!
Deze versterker is in principe bedoeld om kleine signalen, meestal beneden de 1mV goed weer te geven op mijn meetcomputer of op een scoop.
Dan is deze simpele oplossing met 2x een BAV23 diode wel heel makkelijk, daar deze normaal gesproken nooit in geleiding komen.
Ook niet als het signaal uit grotendeels ruis bestaat.
Een bijkomend voor deel is dit, ik heb nu gemeten met een aanstuur impedantie van van ruim 1K,
Maar de onderdelen die ik ga meten hebben over het algemeen een Ri van minder dan 1 Ohm, dit maakt het dynamische bereik nog een stukje groten.
Dit is rond de 190mV en nu is de vervorming 0,1%
http://www.bramcam.nl/NA/NA-60dB-Amplifier/40-60dB-meetversterker-Diode-1K-190mV-SA.png

Het scoopplaatje dat bij deze meting hoort.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-60dB-Amplifier/40-60dB-meetversterker-Diode-1K-190mV.png

Nu het 0,5% vervormings niveau net even meer dan 250mV RMS
http://www.bramcam.nl/NA/NA-60dB-Amplifier/40-60dB-meetversterker-Diode-1K-255mV-SA.png

Dit is het scoop plaatje, de gele trace staat nog steeds netjes in het midden en de groene trace is nog steeds de vervormings weergave uit de analyser.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-60dB-Amplifier/40-60dB-meetversterker-Diode-1K-255mV.png

En dan nu ruim 13V uit de generator, mooie soft geclipte sinus...
http://www.bramcam.nl/NA/NA-60dB-Amplifier/40-60dB-meetversterker-Diode-1K-13V.png

Hierna nog wat testjes doen met de pulsgenerator als ik daarme de diodes laag Ohmig aan stuur.
Dit om te kijken hoeveel overshoot er optreed.

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.