Symmetrical preamp 40/60dB gain, 1Mhz

Hi Kazt,

Dank je voor het aanbod maar als ik het laat doen of zeg met jouw hulp dan zit er nog meer tijd in.
Ik heb ook gekeken wat het kost om dit plaatje te laten maken en aleen het frontje is in de BTW 80 Euro.
En dan heb ik de achter zijde nog, die ik ook netjes wil hebben, ik kan dat wel betalen maar vind het niet zinning omdat ik met de simpele middelen die ik nu gebruik het ook relatief netjes kan krijgen.

Kridri
Ik heb de datasheet nog een beetje verder bekeken en verwacht geen verschillen die zinnig zijn om te vermelden.
Je ziet in de datasheet verschillen in commonmode onderdrukking, maar de opbouw in het kastje van de condensatoren en de meetkabel spelen hier ook mee.

Deze meetset is uiteindelijk zowel aan de ingang als aan de uitgang AC gekoppeld.
Als er DC offset is (binnen grensen) dan verkleint dit alleen het dynamisch bereik.
Er komt ook nog een schakeling in die de DC meet aan de uitgang van de ingangstrap die een van de LED's gaat aansturen.
Ik dacht vanmiddag om de drie LED's voor de gain normaal groen te laten oplichten en als het signaal boven de +-1V komt aan de uitgang
de LED Rood te laten weergeven, zoiets dus, het kan ook het "Measure" ledje worden die ik van kleur laat springen.

Deze meetset is bedoeld voor het meten van kleine signalen en niet voor het leveren van RMS 5V aan de uitgang.
Hij kan het wel over een groot deel van het frequentie bereik maar dat was niet de doelstelling.

Ik kan als hij klaar is, met mijn meetcomputer als ik mijn best doe, zonder brom van het meetssyteem goed aan ruisarme voedingen meten.
Ook als scoop voorzet, kan hij dan goed dienst doen, je krijgt dan b.v 1uV/Div gevoeligheid tot 1MHz voor piek piek metingen
Eigenlijk komt er boven de 100kHz weinig stoorsignaal meer uit lineaire voedingen.
De 20MHz bandbreedte metingen die veel worden gedaan, vind ik eigenlijk weinig zinnig.
De meetkabels pikken vaak meer storing op dan de lineaire voeding leverd in het frequentie gebied boven de 100kHz.

Ik ben nog aan het denken hoe ik de modules ga koppelen, grotendeels dit gedaan tijdens het sporten vanmiddag,
je moet toch wat om je brein soepel te houden...

Tijd voor de warme hap!

Gegroet,
Bram

Maakt niet uit, misschien een volgend project!

Groet

Kazt

Op 16 juni 2016 20:08:17 schreef blackdog:
...
Ook als scoop voorzet, kan hij dan goed dienst doen, je krijgt dan b.v 1uV/Div gevoeligheid tot 1MHz voor piek piek metingen
Eigenlijk komt er boven de 100kHz weinig stoorsignaal meer uit lineaire voedingen.
Bram

Daarvoor had ik ook gedacht om hem te gebruiken. Denk je dat er aan het schema van de AD8229 nog iets gaat veranderen? Dan kan de onderdelen bestellen en beginnen aan een pcb te maken. Zou ik als het mogelijk is een high res foto kunnen krijgen van jou opgebouwde pcb al inspiratie?

Kris

[Bericht gewijzigd door Kridri op vrijdag 17 juni 2016 12:23:25 (10%)

Hi Kridri,

Er is nog geen printje van het ingangsdeel, heeft voor een deel te maken met de opstelling in het kastje.

Er is echter wel een aangepaste versie van het schema en ik leg zo uit waarom.

De uitgang van de symetrische ingangsversterker stuurt direct de uitgang aan of verschillende filters.
Ik wil dat er één dominante pool is de het laag kantelpunt bepaald en ik had eerst gedacht een enkel RC filter te gebruiken
aan de uitgang van deze ingangstrap.
Daar het kantelpunt rond 1Hz zal komen te liggen heb ik een grote waarde voor de condensator nodig en een hoge waarde van de weerstand na deze condensator.
Dat gaat dus niet, met het omschakelen van de functies van dit meetsysteempje veranderd ook de belasting aan de uitgang van deze ingangstrap.
Hierdoor veranderd ook het kantelpunt van dit filter, door de verschillende ingangs impedanties van mijn filters.
Verder krijg je alleen de maximale bandbreedte uit je AD8429 of de AD8220 als je de uitgang zo min mogelijk belast.
Dit heb ik nu opgelost door en nog een buffer trapje er achter te zetten.
Deze opzet is nu zo dat je het maximale uit de IC's haald en dat ik met C11 en R14 mijn kantelpunt kan kiezen zonder dit door andere eigenschappen beinvloed wordt.

Er is in een kader een offset regeling getekend die vrij uitgebreid is, dit komt omdat ik rekening moet houden met variaties op de voedingsspanning door eht lager worden van de batterij spanning van +-16V naar +-9V.
Als deze versterker gevoed wordt uit een vaste spanning, dan kunnen er 4 componenten komen te vervallen binnen dit kader.
Mijn ervaring met de OPA140 is dat de meeste beneden de 40uV DC offset hebben, en als je alleen dit schema zou gebruiken als scoop voorzet, dan kan de hele offset schakeling komen te vervallen.
Ik moet echter rekening houden met de maximaal 40dB versterker trap die er nog achter kan komen, deze versterkt de aanwezige offset 100x.

Mijn doel is natuurlijk om de offset regeling achterwege te kunen laten, dit door selectie van een klein aantal OPA140 IC's,
dit zowel voor de buffer trap achter de AD8229 als voor de 20/40dB versterker.

Als je alleen dit schema gaat gebruiken, hou er dan rekening mee dat er nog een stukje bij hoort om een 50 Ohm uitgang te kijgen met beveiliging.

Het wordt ongeveer zoals in het schema van mijn NOTCH Versterker in de link hhieronder.
http://www.circuitsonline.net/forum/view/126732/3/spinoff

De onderdelen rechts van de 10 Ohm weerstand komen er dus nog bij.
Ik ben er nog niet klaar mee betreffende dit stukje, daarom heb je dit ook nog niet gezien als schema in dit topic.
Maar een indruk hoe het wordt kan je dus zien in bovenstaande link.
Wil je geen beveiliging, dan kan de de 10 Ohm weerstand vervangen door een 49,9 Ohm weerstand.

Wat betreft het buffer IC dat ik gebruik, de LH0002 deze kan door bijna ieder ander type vervangen worden,
TI heeft een aantal typen die goed bruikbaar zijn.
Wat je gaat gebruiken hangt ook af van het stroomverbruik dat je toestaat,
de LH0002 verbruikt ongeveer 6mA en er is een OPA type die je zelf maar de helft gebruikt maar ook vrij prijzig is.
Bij mij zie je ook nog wel eens buffers van Elantec voorbij komen, dit is omdat ik er daar een aantal van heb liggen.
Ook heb ik nog een handvol HOS100 buffers, maar die paste door de grote metalen behuizing niet op mijn kleine printes en het stroomverbruik was wat hoog.

Dus hoe jij het gaat doen weet ik niet, als je er meer over laat weten kan ik je misschhien van advies dienen

Gegroet,
Blackdog

Vele fouten verwijderd uit de tekst

Hi Bram

Je mag gerust Kris zeggen
De uitleg waarom je en buffer hebt gekozen achter de uitgang snap ik volledig in jou toepassing.

Ik had gedacht om jou meetversterker te gebruiken als voorzet voor mijn scoop. Zodat ik uV/div kan meten van voedingen en dergelijken zoals je al zei in je vorige post.

Mijn scoop is wel een oudje (HP 180a met 1805a en 1825a) maar voldoet nog steeds aan mijn noden. Daar deze maar een 5mV/div heeft moet ik wel achter de symmetrische ingangsversterker nog een extra gain trap plaatsten van 20dB om aan de uV/div te komen.

Ik had dus gedacht om op een printje de symmetrische versterker, de 50Hz notch gevolgd door de 20dB gain trap en daar na een buffer te plaatsen die 50Ohm uit is. De symmetrische versterker kan ik dan opbouwen zoals je gedaan hebt in de vorige post. De notch idem dito. Voor de buffer had ik gedacht de LT1206 of LT1497 te nemen. Daar ben ik nog niet honderd procent uit. Ze hebben beiden mooie distortie waarden, lage output noise, kunnen beiden 10V in 100 Ohm en een BW die hoog genoeg is. Alleen zou de 15V dan verlaagd moeten worden naar pakweg 12V. Dus het is nog wat verder zoeken naar een gepaste buffer.

In verband met het voeden ervan ben ik ook nog aan het twijfelen. Aangezien mijn HP een uitgang heeft voor een probe (-12.6V en +15V) te voeden zou ik deze kunnen gebruiken maar ik vermoed dat ik dan te veel ruis binnen haal en dan moet de spanning weer wat verlaagd worden. Dus mischien is het beter zoals jij doet voeden met batterijen.

Veel twijfels en afwegingen te maken.

Kris

PS: Had je al een specifiek typen choke gekozen. Ik heb het topic al meermaals doorgelezen maar denk dat ik het niet gezien heb. Klopt dit?

Hi kris,

Bij mijn schakelingen in dit topic is nu iedere moduul geschikt om een stukje 50 Ohm kabel aan te sturen met weinig variatie in de frequentie karakteristiek.
Dit natuurlijk voor korte stukjes coax kabel zoals gebruikelijk op je werkbank.

Er is GEEN aparte buffer versterker nodig, de LH0002 doet zijn werk uitstekend voro deze toepassing.
Wil je een modern component hebben, dan is een BUF634 geschik, deze kan je in de laag vermogen stand zetten dan verbruikt hij maar 1,5mA.
Wel een redelijk prijzig IC, ruim 10 Euro bij Farnell.

De voeding spanning is niet zo van belang -12,6 en 15V is goed als je IC gebruikt die daar mee om kunen gaan.
Dat is dus OK voor mijn schema's, dat de voeding asymetrisch is, is geen enkel probleem.
Ik zou controleren hoeveel mA de scoop mag leveren en dan kijken of het mogelijk is de scoop voeding te gebruiken.
Je kan de voeding omlaag schalen naar zeg +-9V dan ben je de eventuele stoorsignalen op deze voedingslijnen kwijt.

De vervorming hangt grotendeels af van de verschiltrap aan de ingang, maar als hij voor een scoop is, dan is het pulsgedrag belangrijker.
Je kan zien dat bij 100x versterking, waar ik voor het gekozen de blokweergave erg goed is.
Dit dus samen met de bandbreedte van rond de gespecificeerde 1,2MHz -3dB zorgt er voor,
dat de opamps achter deze versterkers weinig overshoot gaan geven omdat ze geen snelle signalen krijgen toegevoerd vanuit de ingangstrap.

In veel datasheets zie je bij vooral de 1x versterking plaatjes overshoot bij de flanken van het blok signaal.
Bijna altijd ook afhankelijk van de capacatieve belasting aan de uitgang.
Dit heb ik geoptimaliseerd door gebruikt te maken van de LH0002 als buffer achter de opamps of een andere type die snel genoeg is.
Versterker schakelingen geven vaak overshoot omdat ze de snelle signalen die ze aan de ingang krijgen, niet snel genoeg kunnen verwerken.
Door dus de "Low Pass" eigenschap van de symetrische ingangs trap krijgen de opamp's in de modules die er na komen nooit te snelle signalen gevoed.

Alles hierboven hangt natuurlijk ook af aan de manier van bouwen en het goed kiezen van aardpunten, er is "No Free Lunch"

Gegroet,
Bram

Op 17 juni 2016 15:49:53 schreef blackdog:
Hi kris,

Bij mijn schakelingen in dit topic is nu iedere moduul geschikt om een stukje 50 Ohm kabel aan te sturen met weinig variatie in de frequentie karakteristiek.
Dit natuurlijk voor korte stukjes coax kabel zoals gebruikelijk op je werkbank.

Er is GEEN aparte buffer versterker nodig, de LH0002 doet zijn werk uitstekend voro deze toepassing.
Wil je een modern component hebben, dan is een BUF634 geschik, deze kan je in de laag vermogen stand zetten dan verbruikt hij maar 1,5mA.
Wel een redelijk prijzig IC, ruim 10 Euro bij Farnell.

De voeding spanning is niet zo van belang -12,6 en 15V is goed als je IC gebruikt die daar mee om kunen gaan.
Dat is dus OK voor mijn schema's, dat de voeding asymetrisch is, is geen enkel probleem.
Ik zou controleren hoeveel mA de scoop mag leveren en dan kijken of het mogelijk is de scoop voeding te gebruiken.
Je kan de voeding omlaag schalen naar zeg +-9V dan ben je de eventuele stoorsignalen op deze voedingslijnen kwijt.

De vervorming hangt grotendeels af van de verschiltrap aan de ingang, maar als hij voor een scoop is, dan is het pulsgedrag belangrijker.
Je kan zien dat bij 100x versterking, waar ik voor het gekozen de blokweergave erg goed is.
Dit dus samen met de bandbreedte van rond de gespecificeerde 1,2MHz -3dB zorgt er voor,
dat de opamps achter deze versterkers weinig overshoot gaan geven omdat ze geen snelle signalen krijgen toegevoerd vanuit de ingangstrap.

In veel datasheets zie je bij vooral de 1x versterking plaatjes overshoot bij de flanken van het blok signaal.
Bijna altijd ook afhankelijk van de capacatieve belasting aan de uitgang.
Dit heb ik geoptimaliseerd door gebruikt te maken van de LH0002 als buffer achter de opamps of een andere type die snel genoeg is.
Versterker schakelingen geven vaak overshoot omdat ze de snelle signalen die ze aan de ingang krijgen, niet snel genoeg kunnen verwerken.
Door dus de "Low Pass" eigenschap van de symetrische ingangs trap krijgen de opamp's in de modules die er na komen nooit te snelle signalen gevoed.

Alles hierboven hangt natuurlijk ook af aan de manier van bouwen en het goed kiezen van aardpunten, er is "No Free Lunch"

Gegroet,
Bram

Hoi,

Ik denk dat ik me verkeerd heb uitgedrukt in het vorige bericht. Ik ben van plan om de meetversterker te bouwen als scoop add-on. Ik had gedacht om het schema te gebruiken zonder de buffer! Dus eerste de AD8429 deze dan laten volgen met een 50Hz notch filter zoals op de vorige pagina met de OPA140. Hierna dan nog eens een 20dB gain en dan de buffer die 50Ohm out is. Voor deze buffer ben ik wel aan het zoeken naar een deftige buffer. Maar zoals je al zei maakt het niet veel uit aangezien het lage vermogens en bandbreedte is.

In verband met de voeding. Ik moet nog uitzoeken hoeveel stroom de scoop kan leveren maar als dit ontoereikend is kan ik misschien doen zoals ze bij de actieve probes doen een aparte voeding maken. Ik ben al wat inspiratie aan het opdoen in het 10Mhz oxco topic van Miedema in verband met de voeding.

Daarnaast had je al een specifiek typen choke gekozen. Ik heb het topic al meermaals doorgelezen maar denk dat ik het niet gezien heb. Klopt dit?

Ik ben op dit moment bezig met de componenten uit te zoeken en het schema te tekenen. Ik zie nu wel dat HER106 obsolete geworden is. Dus zal deze vervangen door de BAV23 zoals in een van je vorige posten je vermelde.

Kris

Ha Kridri,

De voeding van mijn 10MHz masterclock lijkt mij voor jouw meetversterker niet het meest geschikte voorbeeld. Daar heb ik mijn buffers asymmetrisch gevoed, omdat de rest (OCXO) aan een enkele voedingsspanning voldoende had.

Jouw meetversterker zou ik zeker symmetrisch voeden. Vooral ook voor de betere onderdrukking van de rommel op de voeding (mijn 10MHz buffers versterken daar slechts 2x.....)

Verder zou ik bij een voorversterker waar je microVolts wilt versterken zeker denken aan batterij of accu voeding. Naast verreweg de laagste ruis en stoorspanning op je voedingsrails omzeil je zo ook problemen met aardlussen en common mode signalen. Niet te onderschatten bij zulke kleine signalen!

Zelf heb ik voor een soortgelijke toepassing (een Hi-Z in naar 50Ω buffer voor m'n SA) eerst een DC-DC converter gemaakt, om hem te voeden uit mijn Spectrum Analyser. Nadat ik ik weer zag hoe stil een accu kan zijn http://www.circuitsonline.net/forum/view/message/1799431#1799431 , en toch restanten van common mode verschijnselen ziende, ben ik nu bezig met een accu voeding....
Als er even niet teveel andere dingen tussendoor fietsen zie je die binnenkort hier wel ergens voorbij komen

groet, Gertjan.

Op 18 juni 2016 11:02:42 schreef miedema:
Ha Kridri,

De voeding van mijn 10MHz masterclock lijkt mij voor jouw meetversterker niet het meest geschikte voorbeeld. Daar heb ik mijn buffers asymmetrisch gevoed, omdat de rest (OCXO) aan een enkele voedingsspanning voldoende had.

Jouw meetversterker zou ik zeker symmetrisch voeden. Vooral ook voor de betere onderdrukking van de rommel op de voeding (mijn 10MHz buffers versterken daar slechts 2x.....)

Verder zou ik bij een voorversterker waar je microVolts wilt versterken zeker denken aan batterij of accu voeding. Naast verreweg de laagste ruis en stoorspanning op je voedingsrails omzeil je zo ook problemen met aardlussen en common mode signalen. Niet te onderschatten bij zulke kleine signalen!

Zelf heb ik voor een soortgelijke toepassing (een Hi-Z in naar 50Ω buffer voor m'n SA) eerst een DC-DC converter gemaakt, om hem te voeden uit mijn Spectrum Analyser. Nadat ik ik weer zag hoe stil een accu kan zijn http://www.circuitsonline.net/forum/view/message/1799431#1799431 , en toch restanten van common mode verschijnselen ziende, ben ik nu bezig met een accu voeding....
Als er even niet teveel andere dingen tussendoor fietsen zie je die binnenkort hier wel ergens voorbij komen

groet, Gertjan.

Hoi Gertjan

Tuurlijk was ik van plan de versterker bipolair te voeden wegens de voordelen die je opnoemt. Ik bedoelde dat ik mij liet inspireren door de keuze van de component, locaties en methode van opbouw die jij hebt laten zien in je topic. En alle goede raad die erin voorkomt.

Over het voeden vanuit de batterij of vanuit het net twijfel ik persoonlijk nog, zoals ik hierboven al ergens vermeld had. Maar misschien is het gewoon beter om het ontwerp van Bram volledig na te bouwen met de voeding op een ander printje. En dan vergelijkende metingen te doen. Tussen batterijen of netvoeding.

PS: in jou HiZ naar 50 Ohm probe ben ik wel geïnteresseerd? Kan je er al wat details van vermelden of is het pas voor later?

Hi Kris,

Kan je mij vertellen hoe je het echt gaat schakelen?
Wordt het 50Hz filter schakelbaar in jouw schema?

Als je het schema zo uitkleed, dan kan de buffer die ik achter de AD8229 heb geplaatst komen te vervallen.
Volgens jouw schema zoals je dat gepikt hebt *grin* is de totale versterking 60 of 80dB, is dit jouw bedoeling?

De uitgang van de 20/40dB versteker kan gewoon de kabel aan sturen, hier hoeft geen extra buffer achter!!!
De LM7171 is voor het frequentie gebied tot een paar MHz potent genoeg om de kabel aan te sturen.
Dus als je aangeeft hoe je het wilt doen kan ik je advieseren wat je eventueel kan weglaten in mijn schema's.

Ik zal je vertellen waarom ik voor een bepaalde schakeling opbouw kies en waarom het soms wat overdreven lijkt.
Neem veel Scoops, ook mijn dure Hameg, als je de twee onderste gevoeligheden van de ingangen neemt van deze scoop,
dan is de bandbreedte een flink stuk kleiner.
Als ik zelf iets maak, probeer ik dit soort gedrag te voorkomen, ik doe mijn best om b.v. de bandbreedte in welke stand dan ook waar het van toepassing is te laten voldoen aan mijn specificaties.
Het uitgangspunt is de 1MHZ bandbreedte binnen 3 dB, de opamps in het 50Hz filter kunnen dit omdat de gain hier 1x is.
De opamps bij het 300Hz high pass kunen dit omdat de gain ook hier 1x is.

Verder heb ik flink gesleuteld aan de 20/40dB versteker om die zo recht mogelijk te krijgen, en je kan zien aan de grafieken dat dit goed gelukt is en hij kan de meetkabel naar de scoop direct aansturen.

De ingangstrap bepaald de maximale bandbreedte en ik had al uitgelegt dat dit een afweging is tussen ruis, bandbreedte en commonmode onderdrukking van de instrumentatie versterker.(vooral bij 50Hz de commonmode onderdrukking)

Dus, laat weten wat je wilt, de uitgangsbeveiliging kan je als je voorzichtig bent met je meetinstumentarium weg laten.
Dus alleen een 49,9 ohm weerstand gebruiken kan dus ook.
Nee, geen extra buffer hier plaatsen dit is geheel onnodig.

Gegroet,
Bram

Ha Kidri,

Op 18 juni 2016 11:28:08 schreef Kridri: PS: in jou HiZ naar 50 Ohm probe ben ik wel geïnteresseerd? Kan je er al wat details van vermelden of is het pas voor later?

Die Hi-z naar 50Ω buffer is hier al voorbij gekomen: http://www.circuitsonline.net/forum/view/message/1767835#1767835

Over DC-DC converter die ik er voor gemaakt heb meer in dit topic: http://www.circuitsonline.net/forum/view/message/1773626#1773626
Het gebouwde ding zie je hier: http://www.circuitsonline.net/forum/view/message/1781780#1781780

groet, Gertjan

Op 18 juni 2016 12:13:21 schreef miedema:
Ha Kidri,

[...]
Die Hi-z naar 50Ω buffer is hier al voorbij gekomen: http://www.circuitsonline.net/forum/view/message/1767835#1767835

Over DC-DC converter die ik er voor gemaakt heb meer in dit topic: http://www.circuitsonline.net/forum/view/message/1773626#1773626
Het gebouwde ding zie je hier: http://www.circuitsonline.net/forum/view/message/1781780#1781780

groet, Gertjan

Dank voor de links. Ik ga ze direct doornemen!

Op 18 juni 2016 11:58:49 schreef blackdog:
Hi Kris,

Kan je mij vertellen hoe je het echt gaat schakelen?
Wordt het 50Hz filter schakelbaar in jouw schema?

...

Gegroet,
Bram

Dag Bram

Ik denk dat we beiden hetzelfde bedoelen maar over een andere versie aan het spreken zijn. Ik zal daarom naar jou schema's linken. Dus als eerste de topologie met jou gepikt schema

Hier zou dus als eerste de AD8429 te nemen als diff amp zoals op het schema hieronder. Dit is dus de versie zonder de buffer. Want zoals je al zelf gezegd hebt is dit niet nodig in een vaste opstelling wegens steeds dezelfde impedantie als belasting.

Om de 50Hz hum te onderdrukken had ik gedacht om hierachter de notch filter permanent te plaatsen. Zoals op onderstaand schema. Zonder relais natuurlijk om te schakelen.

En dan na de 50Hz notch filter zou ik de tweede gain trap plaatsen van 20/40dB zoals op onderstaand schema:

Waarom dat ik dit doen? Mijn oscilloscopp heeft maar een 5mV/div als laagste stand. Met enkel de gain van de AD8429 (+40dB) kan ik maar gaan tot 50uV/div. Dus als ik dan de extra 20/40dB neem ben ik instaat tot 5u/Div te gaan. En naar mijn gevoel denk ik dat ik de 40dB niet ga gebruiken dus misschien kan ik deze dan beter weglaten?

Een grote brandbreedte om in te meten jaag ik niet na. Als ik ruis tot +-500kHz naukeurig kan meten ben ik al zeer tevreden en als het tot 1Mhz zou zijn ben zeer tevreden.

Op het gebied van de uitgangsbeveilging denk ik wel dat het beter is om deze dan hier achter te plaatsen. Niet dat ik er niet voorzichtig mee om ga maar je weet nooit, een fout is snel gemaakt. Dus daar kan ik de bufferschakeling voor gebruiken die je in de allerlaatse versie hebt toegevoegd. Dus de opa140 gevolg door de Lh0002cn of iets equivalent.

Kris

edit: Maandag heb ik wat meer tijd en kan ik beginnen aan het schema over te tekenen in mijn pcb programma. Misschien wordt het dan duidelijker wat ik er mee van plan ben.

Hi,

voorde gene die het wat simpeler willen zoals Kridri heb ik het schema wat versimpeld.
Het kan nog simpeler en dat is de "NOTCH" sectie weg te laten.
Dat is simpel alles tussen de uitgang van de AD8429 en en links van C15 er uit laten, C15 komt dan ana pen-7 van de AD8429.

Dan krijg je een symetrische preamp van 60dB met een -3dB punt kleiner dan 1Hz en -3db afhankelijk van je tuning rond de 1MHz.

De tuning van de uitganssectie hangt af van C19 van 10pf en C17 van 150pF.
Deze configuratie heb ik natuurlijk niet getest op vlakheid, dat mogen jullie zelf doen
Als ik tijd over heb zal ik eens een meting doen en de door mij gevonden optimale waarden in het schema zetten.

De opset rond de LM7171 is iets veranderd, de LM7171 versterkt hier iets minder en er zijn wat hogere weerstand waarden gebruikt voor R23 en R22, dit geld ook voor het totale tegenkoppel netwerk R24, R19 + P1.
Met P1 kan de gain van het totale systeem op 60dB worden afgeregeld.

De beveiliging aan de uitgang is nu ook een beetje losgekoppeld van de voeding van het systeem.
Dit zorgt er voor dat er nog minder energie richtingde de versterker trappen kan bij fout situaties.
Hier zorgen de twee weerstanden van 100 Ohm voor R25 en R26

De TVS dioden moeten natuurlijk aangepast worden aan de gebruikte voedingspanningen en 15V TVS is eigenlijk de hoogste spanning die gebruikt mag worden anders kom je als de dioden moeten werken boven de max spanning van de IC's uit.
Dus zoek dit uit met zorg, +-12V als voedingspanning geeft b.v. voldoende dynamisch bereik en dan zijn 15V TVS dioden goed toepasbaar.
Ga je hoger in voedingspanning dan wordt het snel krap en is zoek de dioden dan uit zodat ik voldoende bescherming heb.
Ik ga uit van +-50V op de in of de uitgang en dat het dan heel blijft.
Bij de uitgang zullen de piekstromen lager zijn bij +-50V door de 39 Ohm waarde van R28 en dit schema.
Verder denk ik dat ik ook de 15 Ohm weerstanden aan de ingang R4 en R5 als 1Watt metaalfilm ga uitvoeren.

Shoot @ it!!!

Gegroet,
Bram

Op 18 juni 2016 17:23:36 schreef blackdog:
Hi,

voorde gene die het wat simpeler willen zoals Kridri heb ik het schema wat versimpeld.
Het kan nog simpeler en dat is de "NOTCH" sectie weg te laten.
Dat is simpel alles tussen de uitgang van de AD8429 en en links van C15 er uit laten, C15 komt dan ana pen-7 van de AD8429.

Dan krijg je een symetrische preamp van 60dB met een -3dB punt kleiner dan 1Hz en -3db afhankelijk van je tuning rond de 1MHz.
[afbeelding]

De tuning van de uitganssectie hangt af van C19 van 10pf en C17 van 150pF.
Deze configuratie heb ik natuurlijk niet getest op vlakheid, dat mogen jullie zelf doen
Als ik tijd over heb zal ik eens een meting doen en de door mij gevonden optimale waarden in het schema zetten.

De opset rond de LM7171 is iets veranderd, de LM7171 versterkt hier iets minder en er zijn wat hogere weerstand waarden gebruikt voor R23 en R22, dit geld ook voor het totale tegenkoppel netwerk R24, R19 + P1.
Met P1 kan de gain van het totale systeem op 60dB worden afgeregeld.

De beveiliging aan de uitgang is nu ook een beetje losgekoppeld van de voeding van het systeem.
Dit zorgt er voor dat er nog minder energie richtingde de versterker trappen kan bij fout situaties.
Hier zorgen de twee weerstanden van 100 Ohm voor R25 en R26

De TVS dioden moeten natuurlijk aangepast worden aan de gebruikte voedingspanningen en 15V TVS is eigenlijk de hoogste spanning die gebruikt mag worden anders kom je als de dioden moeten werken boven de max spanning van de IC's uit.
Dus zoek dit uit met zorg, +-12V als voedingspanning geeft b.v. voldoende dynamisch bereik en dan zijn 15V TVS dioden goed toepasbaar.
Ga je hoger in voedingspanning dan wordt het snel krap en is zoek de dioden dan uit zodat ik voldoende bescherming heb.
Ik ga uit van +-50V op de in of de uitgang en dat het dan heel blijft.
Bij de uitgang zullen de piekstromen lager zijn bij +-50V door de 39 Ohm waarde van R28 en dit schema.
Verder denk ik dat ik ook de 15 Ohm weerstanden aan de ingang R4 en R5 als 1Watt metaalfilm ga uitvoeren.

Shoot @ it!!!

Gegroet,
Bram

Hoi Bram

Bedankt voor de moeite die je doet voor de "speciale" versie voor mij.
Zoals ik al hierboven zei ga ik maandag per direct aan de pcb beginnen en de componeten bestellen. Dus ergens in de loop van de komende weken kan ik mijn bevindingen delen.
Als je het niet erg vind heb ik wel nog enkele vragen.
- Zou de OPA2140 en de OPA140 beiden vervangen mogen worden door de OPA4140? Aangezien ze hetzelfde IC zijn op het aantal "channels" na. Dit bespaart wat geld en plaats op de pcb.
- Zouden de diode HER106 vervangen mogen worden door de BAV23 zoals je eerder al vermelde in het topic. Want HER106 kan ik nergens meer bestellen. Ze zijn obsoleet geworden.
- Zouden de beide relais vervangen mogen worden door goede kwaliteit switches? Dus een switch om Re-2 die de input naar de massa kortsluit en een andere die zorgt voor het opladen van C4 en C5 via R1 en R2?

Nog eens bedankt voor het meedenken, je tijd en de moeite die je er in steekt!

Kris

Edit: Extra vraag i.v.m. met ontkoppeling.
Heb je bewust de ontkoppeling op de negatieve rail van de OPA140 en de OPA2140 weggelaten? Of voldoet de 470u?

Hi Kridri,

Ontkoppeling
Plaats deze waar zinnig, jij maakt de print

OPA4140
Dat kan wat mij betreft, ik heb ook gekeken of de LM7171 ook vervangen kan worden door de overgebleven opamp.
Dat wordt dan wel een beperking in je Slew Rate, dus het groot signaal gedrag aan de uitgang.
Vind je 1 a 2V RMS genoeg aan de uitgang en dat je b.v. met +-5V voeding gaat werken dan kan het wel.
Door de LM7171 heb je veel meer bandbreedte en meer stroom aan de uitgang beschikbaar, de gain van deze opamp is ongeveer 3 en dat betekend dat de "Power Bandwith" van de laatste opa140 opamp ook 3x beter wordt.
De afweging mag je zelf maken.

Als je de bedrading netjes doet kan een 4x wissel schakelaar ook gebruikt worden.
Hou er rekening mee dat alle bedrading aan de ingang je commonmode onderdrukking mede bepaald, vooral boven de 100KHz.

De HER106
Is volgens mij nog bij MOUSER en DIGIKEY te koop.
Dit zijn "Glass Passivated" dioden, en ze hebben een lage lek, dat nodig is voor het verkrijgen van een kleine DC offset van de AD8429 versterker.

BAV23? waar lopen de laadstromen van de 88uF condensatoren doorheen denk je
De piekstroom van 1,7A voor 10mSec vind ik te krap als ik uit ga van de max 50V DC aan de ingang.
Wil je de DC waarde lager houden dan kan het wel of de serie weerstadn wat verhogen, dit natuurlijk ten koste van de ruis (R4 en R5)
De HER100 serie is continu 1-Ampere en 30-Ampere piek voor 8,3mSec, dus de BAV23 is niet echt een vervanging.
Aan jou weer de beslissing.

Je begrijpt natuurlijk wel, dat aan dit schema geen testen zijn gedaan als geheel...
dus hoe meer je wilt gaan veranderen, des te minder zekerheid kan ik je geven over de werking!

Dan deze nog, door een simpele enkele wissel schakelaar kan je kiezen voor met of zonder 50Hz Notch filter.
Ik zal dit later in het schema opnemen.
Ik teken dit schema niet alleen voor jou, ook voor mij zelf zodat ik twee kleine kastjes kan bouwen gevoed uit 2x 9V batterij en dan 60dB gain met of zonder Notch.
Ik wil allang een aantal meetversterkertjes hebben en nu dus eindelijk gestart met het ontwerpen en bouwen hiervan.

Gegroet,
Blackdog

Op 18 juni 2016 19:08:30 schreef blackdog:
Hi Kridri,

Ontkoppeling
Plaats deze waar zinnig, jij maakt de print

OPA4140
Dat kan wat mij betreft, ik heb ook gekeken of de LM7171 ook vervangen kan worden door de overgebleven opamp.
Dat wordt dan wel een beperking in je Slew Rate, dus het groot signaal gedrag aan de uitgang.
Vind je 1 a 2V RMS genoeg aan de uitgang en dat je b.v. met +-5V voeding gaat werken dan kan het wel.
Door de LM7171 heb je veel meer bandbreedte en meer stroom aan de uitgang beschikbaar, de gain van deze opamp is ongeveer 3 en dat betekend dat de "Power Bandwith" van de laatste opa140 opamp ook 3x beter wordt.
De afweging mag je zelf maken.

Als je de bedrading netjes doet kan een 4x wissel schakelaar ook gebruikt worden.
Hou er rekening mee dat alle bedrading aan de ingang je commonmode onderdrukking mede bepaald, vooral boven de 100KHz.

Ik ben zeker niet van plan om de LM7171 te vervangen! Er is een mooie balans nu. En over de ontkoppeling zal ik wel uitkomen. De overgebleven opamp zal niet gebruikt worden. En zoals de datasheet voorschrijft in unity gain aan de grond gelegd worden.

Op 18 juni 2016 19:08:30 schreef blackdog:

De HER106
Is volgens mij nog bij MOUSER en DIGIKEY te koop.
Dit zijn "Glass Passivated" dioden, en ze hebben een lage lek, dat nodig is voor het verkrijgen van een kleine DC offset van de AD8429 versterker.

Je begrijpt natuurlijk wel, dat aan dit schema geen testen zijn gedaan als geheel...
dus hoe meer je wilt gaan veranderen, des te minder zekerheid kan ik je geven over de werking!

Dan deze nog, door een simpele enkele wissel schakelaar kan je kiezen voor met of zonder 50Hz Notch filter.

Gegroet,
Blackdog

Mijn fout in verband met de HER106 ik had bij mouser de verkeerde aangeklikt en daar hadden ze er geen meer van. Ik heb nog eens opnieuw gezocht en ben hem nu tegen gekomen.

Tuurlijk begrijp ik dat het schema nog niet getest is en veranderen is ook mijn doel niet. Ik was gewoon opzoek naar en alternatief voor de her106 aangezien ik hem niet vond door mijn stomme fout.

Nu eens verder de BOM maken zodat ik volgenden week wat met het schema kan experimenteren. Heb je een bepaalde voorkeur aan common mode choke die voldoet?

Hi,

Ik ben vanavond maar even verder gegaan met het versimpelen van het schema voor een "Low Cost" version,
die nog net uit 2x 9V batterij gevoed kan worden met een redelijke levensduur.
Het verbruik niet te ver uitgestuurd is 15 a 16mA per voedings zijde.

Er zijn geen relais gebruikt maar ik ge zoals waarschijnlijk Kridri ook al wil down, met schakelaars op het front werken.
Als de bedrading kort gehouden wordt, is dit vrij goed mogelijk.
Ook de condensatoren aan de ingang zijn wat kleiner geworden aan capaciteit en spanning, ik gebruik nu 5x 10uF print type met 5mm steek.
Dit is voor de meeste metingen voldoende en ik moet toch ergens schrapen om het goedkoper te maken voor jullie

Deze condensatoren zijn het:
[url]"https://www.eoo-bv.nl/mkt-vanaf-100nf/15867-10u-50v-mks2.html[/url]

Ze waren ook bij Reichelt te verkrijgen maar toen ik het net controleerde zaten ze niet meer in het assortiment.

Ook heb ik uitgerekend wat de weerstandwaarde zou moeten zijn als ik de gain van de instrumentatie versterker zou willen omschakelen.
De waarden staan in het schema vermeld met een extra schakelaar, voor 40dB gain, wordt er een weerstand van 66,5 parallel geschakeld aan de 655 Ohm.
Met een kleine selectie van deze weerstanden (ik koop voor enkele stuks meetinstumenten meestal 5 a 10 weerstanden en selecteer deze dan) kan het gain verschil binnen een procent of 2 blijven.

Nu eerst het schema:

Negatief
Wat lever je nu in door deze "versimpelde" opset t.o.v. de Kridri versie:
Slechtere ruis eigenschappen in de hele lage frequenties door de kleinere ingangs capaciteit, 50uF t.o.v. 88uF.
Dit is meestal geen probleem door de hoge 1/f ruis uit veel voedingen die dominant is.
Wat minder dynamiek boven de 400Khz, doordat de LM7171 is komen te vervallen.
Denk aan ongeveer 400kHz Power Bandwith dat er mogelijk is bij deze opset, bij kleine signalen haal je gewoon rond de 1MHz (zeg 1V RMS)
Als je 4 a 5V RMS aan de uitgang hebt, is deze versterker dan nodig?

Positief
Voordeel van deze versie:
Ongeveer 15ma aan verbruik, dit is 5 a 6mA minder dan met de LM7171.
Goed te voeden uit 2x9V batterij
Gain omschakeling, 40 of 60dB gain
Notch filter omschakeling
Tot +-50V beveiliging aan de uitgang en de ingang
Geen relais gebruikt
Er is geen offset instelling nodig zoals mijn uitgebreide schema.

Ik laat het voorlopig bij deze versie, deze zal worden gebouwd, als de uitgebreide versie gereed is.
Nu weer verder met de orginele versie!

Gegroet,
Blackdog

Ik was even blij in de verwachting dat je de hele meet-pre met deze opzet (geen relais +/- 9V) zou uitwerken. De KISS aanpak dus.

Hi markce,

Ik blink regelmatig niet uit in zinsopbouw, maar die laatste opmerking van jou begrijp ik niet goed ?

Gegroet,
Bram..

KISS, 'Keep It Stupid Simpel'

Morge Jinny,

KISS ben ik mee bekend, maar kijk eens naar de zin van markce...
Die zou ik getyped kunnen hebben, wat bedoeld hij nou

Voor de gene die het nog goedkoper willen en of geen OPA4140 willen bestellen kan je de TLE2074 ook proberen als Quad opamp.
Mogen jullie zelf testen of de offset, ruis en powerbandbreedte voldoende is.

Gegroet,
Bram

Hi Blackdog,
Het was positief bedoeld dus. Ik vraag me af of je met goed gekozen schakelaars een simpeler oplossing hebt (zonder op spec's in te leveren uiteraard). En 2x 15V in lithium cellen, of blijf je toch bij 2x10 penlite?
Wel een heel interessant project overigens!

Hi Markce,

Het is verder goed, maar ik herken de zinsopbouw, zeg maar mijn niet ge-editte versies van wat ik hier op CO type

Wat betreft het hoofdontwerp, daar ben ik nog aan bezig, het notch printje wil ik vandaag af hebben en getest.
Daarna ga ik mij buigen over de ingangstrap met de AD8229 en de plaatsing van de condensatoren in het rodec kastje.
Het versimpelde schema was een zij sprongetje, sneller in werking gezet door de vragen van Kridri.
De laatste versimpelde versie kan uit 2x 9V worden gevoed omdat het verbruik niet echt hoog is.
En er hoeven geen relais te worden aangestuurd.

Dat in het hoofdontwerp gekozen is voor relais komt omdat ik filtering veel gebruik tijdens metingen.
En met meerdere filters wordt dit snel een chaos om dit met schakelaars te doen.
De opbouw waar ik voor gekozen heb bij het hoofdontwerp, hoef ik het signaal alleen maar door te lussen van print naar print.
Door de compacte bouw verwacht ik daar weinig problemen mee.

Wat betreft de voeding van het hoofdontwerp, de kans is toch groot dat ik gewoon bij de 2x 10 batterijen blijf.
Te veel gedonder met de accu's, beveiliging en laad circuits, dit neemt ook weer allemaal ruimte in.
De laders van de accu's moeten buiten het kastje, daar ik geen 230V in het kastje wil hebben.
Als er een appart kastje moet komen, dan kan ik het zet zo goed op een andere manier doen.
Zoals toch met een trafo en dan een trafo met lage capacatieve koppeling naar het net, ik heb zo'n trafo liggen.
Of twee kleine lood accu's met voeding in een kastje enz, enz...

Nu de solderbout weer opstoken!

Gegroet,
Bram

Hi,

Even wat tussendoor, omdat ik niet vergeleken wil worden met Elektuur *grin* heb ik toch even gemeten aan de 10x versterker trapje van de goedkope uitvoering van het schema.

De gene die wat vaker met opamps hebben gewerkt, zoals ik het hier heb toegepast in de 10x versterkende trap, weten dat je hiermee moet opletten.
Zonder speciale maatregelen is de kans op generatie verschijnselen groot door de extra fase verschuiving die optreed,
door een opamp binnen de loop van een andere opamp op te nemen.
Hier zijn verschillende oplossingen voor zoals een LM7171 te nemen met een veel grotere bandbreedte.

Maar dit moest "Low Cost" met nog steeds een redelijke bandbreedte, ik heb dus zitten sleutelen aan dit trapje zodat het goed genoeg wordt.
Dit sleutelen is gedaan met een OPA2140 de dual versie van het IC omdat het op mijn testprintje dan makelijker is om ook te kijken wat andere IC kunnen in deze schakeling.

Het test printje

En hier de blokweergave bij 100Khz en 3V TT wat ongeveer gelijk is aan 1V Sinus.

De OPA140 serie is zondermeer de beste opamp die ik voor deze schakeling heb geprobeerd vandaag.
Een redelijk aantal IC's hebben er in het voetje gezeten, maar OP140 serie was het beste in balans.
De bandbreedte van deze 10x versterker is met het aangepaste schema (ververs de pagina even) -1dB bij 1MHz en -3dB bij 2,4MHz,
dit bij een sinus aan de uitgang van 1V.
Ik leg later nog meer uit hierover, voor nu is mijn tijd op

Gegroet,
Blackdog

Hi!

Ik wou nog iets duidelijker maken ove rde bandbreedte die beschikaar is bij het gebruik van de OP140 Series opamps.

Dit ga ik doen aan de hand van blok signalen met verschillende flank stijlheden.
Wat ik al eerder aan gaf vandaag is de OPA140 serie een erg mooi mix van eigenschappen
en ook voor de Low Cost versie goed bruikbaar zonder het gebruikt van de LM7171 snel versterkende buffer.

Dit zijn de gegevens tijdens de testen
Voeding +-8V (redelijk gebruikte batterijen)
1M kabel van mijn testprintje naar de scoop ingang die op 1M Ohm impedantie staat.
Het scoop plaatje is 2x gemiddeld en het 20Mhz bandbreedte filter staat aan.
Scoop heeft na ruim een uur staan op te warmen een autocal gehad.
De generator geeft een blok signaal van 100kHz via een 50 Ohm afgesloten kabel aan de ingang van het 10x versterker printje.

Eerste plaatje, de genrator instelling, tja ik weet het, bewogen plaatje, pfff, ben ook maar een mens
Kijk naarde onderste regel, daar staat de flankstijlheid en deze is voor beide flanken 100nSec.

Dat geeft dit als resultaat, een vreselijke overshoot, de opamps kunne dit niet goed aan, (ik laat maar niet de andere type opamp hier zien)

Nu staat de generator op 200nSec

Dit geeft iets lagere overshoot

De generator op 300nSec

De overshoot is nu bijna weg

En als laatste de generator op 400nSec flanken

Er is nu een mooi blok aanwezig, dus bij 8V TT aan de uitgang van dit trapje moeten de frequenties die je toevoerd aan de ingang
ruim beneden de 1Mhz blijven anders treed er groffe slew rate vervorming op.

Dit is een plaatje met een poging 8V TT weer te geven bij een 1MHz sinus signaal.
Het is een drama, maar verder niet erg, deze versterker is niet bedoeld voor dit signaal niveau bij deze frequentie.
Het laat wel zijn beperkingen zien, dit zou ook 8V TT moeten zijn.

Nu heb ik het signaal zover velaagt dat aan de uitgang 5V TT aanwezig is, visueel is hier nu weinig te zien wat vervorming betreft.
Dit is ongeveer 1,75V RMS uitgangs signaal.

En dan nog wat plaatjes met als het signaal niet groter word dan 1V TT.
En waarom dit een heel mooi versterker trapje is!
Deze foto betreft een 500kHz blokgolf 1V TT aan de uitgang, en de flankstijlheid van het ingangs signaal is 8nSec!
Geen enkele abberatie is aanwezig, behalve de bandbreedte beperking van het -3dB punt op 2,3Mhz.

Dit is bij nog 10x minder signaal, ook hierbij geen overshoot te zien, de oplettende kijker kan wat ruis op het signaal zien.

Waarom dus een mooi versterker trapje, er zijn geen abberaties te zien als je maar beneden de 1 a 2V TT aan de uitgang blijft.
Deze versterker tast het signaal van de trap die er voor staat maar minimaal aan, dus ook niet met puls achtige signalen.
Het -1dB punt van dit trapje zit op 1MHz en samen met de eerste trap zal bij de 60dB totale versterking,
het -3dB punt rond de 900kHz komen te liggen wat niet gek is voor zo'n Low Cost versie.

En als laatste een plaatje weer met 8V TT (2,8v RMS) uitgangssignaal 100kHz Sinus, de gele trace is het signaal aan de uitgang
en de groene trace is de uitgang van de Audio Analyzer die een vervormingsmeting doet, grotendeels 2e harmonische dus.
De vervorming bij dit signaal is net onder de 0,03%.

Ik hoop dat ik jullie zo goed geinformeerd heb
Gegroet,
Bram