Breedbandige stroommeet-transformator

Ha blackdog,

Op de foto met de HF prut hoe is dat aangesloten :S
Heb je hier 1 mV spanning of helemaal niets geen Ip..... ik denk dat de grootste fout de veroorzaakt wordt de kern naarmate je een grotere stroom meet zal de afwijking toenemen maar altijd binnen + / - 3 % blijven (als de fabrikant het goed doet :D )
Heb je de CT al eens in een blikken trommel gelegd als afscherming.

Ik heb nog eens naar je interface gekeken en ik vindt dat een beetje vreemd althans waarom niet je laagdoorlaatfilter op die plaats en een 10 Ω 10 Watt weerstand :? maar goed daar gaat het niet om.
Ik heb eerst jou 5e order bessel filter genomen 10 Ω in 50 Ω uit.

ik heb iets andere waarden door de Fc op 500 kHz te leggen en 10 Ω ingangsweerstand.

Mij voorstel

ik ben uitgegaan van condensatoren 10 % en spoelen 5 % daar kan je zelf iets mee rommelen.
Beide filters zijn zonder allpass filter dit is om de flank steiler te maken fase correctie maar daar moet ik nog even aan rekenen.

Groet,
Henk.

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

Golden Member

Hi,

Weer aardig wat afgebouwd, gerepareerd en getest!

Reparatie
Mijn V&A VA520b RCL meter had last rammelend gedrag, dus open gemaakt en het printje waar de contacten op zitten verwijderd, dat een Hel was dat!
De stekkerbus contacten en de vier bladveertjes zitten op een sub printje dat staat op een aantal print headers.
Geen foto's, had ik toen geen zin in, alle solderingen herstelt en de contactveertjes die voor de sleuven worden gebruikt met wat meer soldeer vastgezet.
Deze waren aan de "arme kant" van soldeer voorzien, nu werkt het meetinstrument weer naar behoren en ging het meten aan de zelfgemaakte spoeltjes ook weer goed.

Bessel Lowpass filter
Het schema, natuurlijk weer gecongigureert met Elsie of SVC Filterdesign, net waar ik zin in heb :-)
Natuurlijk weer voor in en uit 50Ω impedantie, 5e Order en een berekend kantelpunt van rond de 587KHz.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-85.png

.
Zo ziet het proefprintje er uit van dit Bessel Filter
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-86.png

.
En tijdens het schijven van dit stukje weer 45 minuten werk kwijt, schakelde tussendoor een VPN uit, verbinding met CO weg en mijn pagina niet volledig terug te krijgen...

We gaan rustig verder :+
Dit is de karakteristiek van het Bessel filter, er is goed te zien dat met het hier gekozen kantelpunt van 587KHz de frequenties boven de 1MHz voldoende gedempt worden om een mooi pulsweergave mogelijk te maken.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-87.png

.Het Rode kastje met de impedantie aanpasser en het Notch filter
Ik had het notchfilter nog niet netjes in het rode kastje gebouwd en laat nu even zien hoe ik dit uiteindelijk gedaan heb.

Dit is het spoeltje gewikkeld op een T50-6 Amidon kerntje en rechts de condensator en de Q-demp weerstand.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-73.png

.
Spoeltje in een stukje krimpkous, windingen blijven zo stabiel zitten en het spoeltje kan hiedoor ook geen contact maken met de behuizing.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-74.png

.
Hier zijn de onderdelen reeds gemonteerd, de weerstand zit in het rode stukje krimpkous en de onderdelen zijn vastgezet met wat vet dat voor spoelkernen bedoeld is.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-76.png

.
Universeele Meetversterker (Dit is niet de versterker die in dit meetinstrument komt!)
Ik had al aangegeven dat ik eigenlijk een breedband versterker nodig heb om aan goed aande onderdelen van dit project te meten, dit omdat de trafo 1000:1 is en er hierdoor weinig signaal over blijft.
Met mijn Functiegeneratoren op maximum krijg ik RMS maar ongeveer 37mA door de trafo en raak de helft hiervan kwijt in de 50Ω aanpasing.
Mijn scoop en mV meters zijn breedbandig genoeg, maar hebben niet voldoende gevoeligheid om netjes te kunnen meten.

Dus dan toch maar een breedband versterker trapje ontworpen en dat werk nu goed.
Dit was wel met wat handen en voeten werk (veel testen) maar uiteindelijk valt het nog mee, ik weet nu hoe ik het beste uit dit trapje kan krijgen.

Dit wou ik:
Redelijk vlak tot 10MHz zonder abberaties. (-3dB = 25MHz)
Voldoende uitstuurbereik(mAen Slew Rate) aan 50Ω
Laag ruisgetal omdat mijn signaal na filtering in dit project laag is.
DC gekoppeld.
Compound versterker trapje.

De eerste opamp is een AD811AN omdat deze een veel lager ruisgetal heeft dan de LM7171, die eigenlijk niet voor echt kleine signalen bedoeld is.
Na de AD811AN komen dan twee LM7171 versterker trapjes die parallel staan, dit is gedaan om voldoende stroom aan de uitgang te kunnen leveren op hogere frequenties.
De AD811AN is bij deze opset vrijwel onbelast, hij ziet alleen de ingangen van de LM7171 en een klein tegenkoppel netwerkje.

Dit is het geworden, de zeer noodzakelijke voedings ontkoppeling is hier niet in het schema getekend! om het leesbaarder te houden.
De voeding is na vele afwegingen vastgesteld op +-10V, de voedingspanning van de IC's bepalen ook de bandbreedte en stabiliteit.
Hogere voedingspanning betekend vaak ook meer bandbreedte en hier heeft dit een minder goed effect, de +-10V voeding is vastgesteld na zeer veel stabiliteits metingen.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-90.png

.
Als je de onderstaande foto's bekijkt denk dan vooral aan de hoge versterking van dit trapje, dat is 200x!
Afgesloten is dit dan 100x binnen een 50Ω meetsysteem.
Er zijn meerdere manieren om deze versterking te halen bij het frequentie gebied dat ik wil hebben, zoals twee losse trapjes.
Maar ik wou het eens op deze manier doen.

De markers staan bij het -1dB en het -3dB punt wat rond de 25MHz zit bij 2V RMS.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-71.png

.
Nu bij een grotere bandbreedte gemeten.
Bij 90MHz gaat het heel snel naar beneden, verder niet van belang voor mij, die 25MHz -3dB is voor nu goed genoeg om de testen voor dit project te doen.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-72.png

.
Hoe bouw je zo'n verstekertrapje nu netjes op, zodat je niet veel last hebt van allerlij paracitaire eigenschappen.
Dit zijn de twee LM7171 IC die voor de uitgang zijn, onderop zit op ieder IC een 560Ω weerstand en de gele condensatoren zijn 1uF voorde ontkoppeling.
IC pinnen die inwendig niet zijn aangesloten zijn afgeknipt.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-80.png

.
Als je het schema er bij houd, is goed de opbouw te herkennen, rechts de twee 15Ω weerstanden die de LM7171 IC's koppeld.
Links zie je de twee 27Ω weerstanden van de ingangen van de LM7171 naar pen-6, de uitgang van de AD811AN gaan.
Iedere voedingspen heeft zijn eigen 1uF ontkoppel condensator die zeer kort is aangesloten, dit is met opset zo!
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-81.png

.
Er is een rood en een blauw draadje zichtbaar die de voeding doorverbind, de twee grotere gele condensatoren zijn van het Tantaal type en zijn 15uF.
De voeding aansluitingen tussen de IC's zijn door 3.3Ω weerstanden gescheiden, dit haald weer de Q uit het systeem.
De twee lichtblauwe weerstanden helemaal links zijn een deel van het terugkoppel systeem, uitgemeten <0.2% op 5Ω
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-82.png

.
Rechts de 100Ω weerstanden die de 50Ω uitgangs impedantie maakt.
In het midden de relatief grote 1K weerstand voor de terugkoppeling, hier nog zonder compensatie netwerkje.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-83.png

.
Hier is het versterkertrapje in werking en zijn er wat compensatie onderdelen zichtbaar over ondermeer de 1K weerstand.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-84.png

.
Hoe goed is nu de signaal kwaliteit, dat kunnen jullie zelf aan de hand van onderstaande plaatjes zelf bepalen. :+
1MHz, 6Vtt aan 50 Ohm.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/Preamp-1MHz-6Vtt-Blok.png

.
Als je goed kijkt, dat kan je slew rate problemen zien die hier optreden, niet vergeten dat de uitgang IC's het dubbel spannings niveau leveren.
Nu is het 5MHz aan 50Ω belasting.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/Preamp-5MHz-6Vtt-Blok.png

.
Dit is een blokgolf bij 1MHz en 3Vtt.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/Preamp-1MHz-3Vtt-Blok.png

.
En dan nu twee fotos bij een wat kleiner signaal, eerst 1MHz bij 600mVtt.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/Preamp-1MHz-600mVtt-Blok.png

.
En de laatste, ook 600mVtt aan 50Ω belasting, maar nu op 5MHz, de slewrate vervorming is nu verdwenen.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/Preamp-5MHz-600mVtt-Blok.png

De twee laatste foto's laten goed zien dat deze versterker voldoende bandbreedte heeft om goed te kunnee meten an verschillende onderdelen van dit meetsysteempje.
Er zijn geen abberaties zichtbaar en als er dan toch abberatie op de flanken zichtbaar zijn, dan zijn die afkomstig van het te meten object.

Morgen plaatjes van het Bessel filter gekoppeld aan de hier beschreven meetversterker om netjes de frequentie karakteristiek weer tegeven.
Tipje van de sluiter... rond de 500Khz -3dB.

Shoot!
Bram

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

Golden Member

Hi!

En? Wat hebben jullie allemaal gebouwd in deze tijd van weinig werk, ik zie niet zoveel nieuwe projectjes op CO...

Het breedband versterkertje is af, alleen nog een labeltje op het doosje.
Hieronder een klein verslag van het inbouwen van het testprintje in een stalen HF TEKO doosje.

Maar ik zal eerst hieronder het complete schema even laten zien, het is klikbaar voor een grote uitvoering.
Dit is nu het geheel met het Offset trimschema en de voedings ontkoppeling en beveiliging tegen te hoge spanningen en het verkeerd om polen van de voeding.
Ook is er aandacht besteed aan het oppikken van stoorsignalen via de voedingslijnen.

Bij het compenseren van de versterker is mijn uitgangspunt geweest een zo groot mogelijke bandbreedte,
maar minimaal of geen abberaties stond bovenaan op mijn lijstje voor deze meetversterker, hoe goed ik dit voor elkaar heb gekregen kan je zo zien.

Nu een korte beschrijving van het schema.
Aan de ingang natuurlijk een setje uitgezochte 100Ω weerstanden welke rond de 0.1% op 50Ω uitkomen.
Deze weerstaden samen met de aanstuurimpedantie die ook meestal 50Ω is vormen met C4 van 39pF een Low pass filter van rond de 160MHz.
Dit houd de zeer snelle signalen uit de versterker, zoals b.v. de blokgolven uit mijn functie generatoren.

Dan komt de de AD811AN zoals ik al eerder gemeld heb voor zijn goede ruisgedrag en grote bandbreedte, welke wat ruis betreft beter is dan b.v. een NE5534AN.
De AD811AN heeft een beetje compensatie gekregen met C1 en R6 zodat de pulsweergave meer voldoet aan mijn eisen.(Gaat altijd ten koste van de te behalen bandbreedte)

Na de AD811AN komen twee maal een LM7171 welke ook zeer snelle opamp's zijn maar, zoals ik ook al eerder had aangegeven niet zo'n mooi ruisgedrag.
Beide IC's zorgen er voor dat er bij hogere frequenties voldoende stroom is om de 50Ω belasting goed aan te kunnen sturen.
Deze beide LM7171 opamp bevinden zich binnen de tegenkoppeling van de AD811AN, ik heb er voor gekozen de versterking tussen de twee trapjes een beetje te verdelen.
De hele opset zal waarschijnlijk nog wat verder op te voeren zijn, maar daar heb ik nu geen tijd voor dit verder te ontwikkelen.
Er zijn nog meerdere opties om b.v. een 40dB 50Ω versterker op te bouwen,
ik had hier op het forum als eens laten zien dat ik zeer goede performance kreeg met de THS serie opamp's van TI.

Mooi nu weer vrder, beide LM7171 opamp worden gekoppeld met 15Ω weerstanden,
deze IC's hebben zelf als een openloop uitgangsweerstand van 15Ω En dat maak ik hier dus nog iets slechter. :-)
Het effect hiervan is dat bij het kantelpunt van deze versterker de uitgangsimpedantie niet meer 50Ω is, daar er da nte weinig loopgain is overgebleven.
Deze weerstanden zorgen er voor dat dat eventueele offset fouten tussen de twee LM7171 niet voor grote offset stromen gaan leiden.
Verder helpen deze weerstanden het geheel wat stabieler te houden, na wat metingen blijkt het offset verschil tussen de LM7171 IC's in mijn testschakeling erg laag,
maar heb besloten het zo maar te laten zoals het nu is, tijd is kostbaar. :-)

Aan de uitgang maken twee uitgezochte 100Ω weerstanden de 50Ω uitgangs impedantie.
De BNC connectoren voor de in en de uitgang zijn van het Suhner merk en heb ik omdat ik er maar twee van heb uitgebreid getest op overgangs weerstand, welke zeer goed is!

Offset trim schakeling
Na het meten van offset van de opgewarmde versterker gekeken wat de DC offset was direct op de uitgang, deze was rond de 430mV DC.
Daar de trap 200x versterkt is de som van offset en bias fouten rond de 2,15mV en die kan netjes worden weggeregeld door de offset trimpot.
Bij de eerst opset van de trimschakeling dacht ik aan 2x een 1,25V referentie te gebruiken, maar dan wordt de weerstand die van de potmeter komt naar de -ingang van de AD811AN aan de lage kant en gaat deze de versterking te veel beinvloeden en ook eventueel wat ruis uit de referenties injecteren.
Dus het geheel opgeschaal naar 2x een LM336 in de 5V uitvoering zoals in het schema te zien is.
Ik heb met de Aufio Precision meetset gemeten in een testschakeling van het schema met de 5V zeners en de 8Ks injectie weerstand over 5Ω
De 8K2 had ik opgesplits in 2x 3K9 en in het midden een 10uF film condensator opgenomen, met of zonder condensator was er geen verschil te meten.
Dus die filtercondensator heb ik uit het schema gehaald.

Voeding
De opamps hebben hun eigen serie weerstandje aan hun voedings pinnen net als hun eigen 1uF ontkoppel condensatoren.
Op de fotos is zo te zien dat in om de banaan dussen ook een ferriet ringkerntje heb geplaatst samen met doorvoer condensatoren voor de + en de - voedings lijen.
Direct aan de stekkerbussen zitten twee 12V TVS dioden in de enkele uitvoering, dus bij het ompolen kan er normaal gesproken niet meer dan 1V op de IC's komen te staan.
De ringkerntjes zitten vast met wat hobby lijm tegen het rammelen.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/100x-Measuring-Amplifier-150-Klein.png

.
Dit was bij het begin van het uitzoeken van het kastje en de connectoren, deze keer voor het grotere kastje gekozen, ik begin het te leren. 8)7
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-100.png

.
Toch maar voor de Suhner BNC connectoren gegaan.
Jammer genoeg niet alle drie Hirschmann aansluitbussen voorradig, alleen de blauwe hier.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-101.png

.
Hert schotje dat het versterker trapje scheid van de voedings aansluitingen.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-102.png

.
Weer een stapje verder, schotje is op het printje gesoldeerd en past nu in het kastje.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-103.png

.
Hier is goed zichtbaar hoe de TVS dioden gemonteerd zijn aan de stekkerbussen, deze zijn van de A versie, dus enkelzijdig.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-104.png

.
Zijaanzicht, de kleine blauwe trimpot aan de voorzijde trekt het frequentie karr. boven de 5MHz wat recht.
De 10Ω wwerstand helemaal links hangt hier aan massa, dat is om het geheel heel te houden met de op het ogenblik zeer lage luchtvochtigheid.
Op de achtergrond zijn de offset onderdelen te zien, midden op de foto de 1K terugkoppel weerstand met de trimmer condensator er overheen.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-107.png

.
Versterker is klaar, volledig getrimt.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-109.png

.
Dit is onder een andere hoek, hier is goed te zien dat de 30pF direct aan de +ingang van de AD811AN is gemonteerd,
rechts naast de offset trimpotmeter op het vertikale schotje.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-110.png

.
Dit is een 1MHZ blokgolf bij 3V tt, net niet perfect. :-)
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/PreAmp-Klaar-3Vtt-1MHz-SQR.png

.
Dit is een 5MHz blok signaal, nu is de bandbreedte zichtbaar, de flanken gaan meer op de flanken van een Sinus lijken.
Wil je een blok signaal goed weergeven in een testschakeling, denk dan aan 10 a 20x de bandbreedte van het te testen signaal en dat haal ik hier dus niet.
Frequentie karakteristiek van deze 40dB versterker:
2MHz = -0,1dB
7MHZ = -0,5dB
10MHz = -1dB
14MHZ = -2dB
18MHz = -3dB

https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/PreAmp-Klaar-3Vtt-5MHz-SQR.png

.
De Stroomtrafo metingen uitgevoert met de hier getoonde 40dB meetversterker
Dit is de Stroomtrafo + Bessel Filter + 40dB versterker bij een 50KHz bloksignaal die uit de generator komt via een stroomlusje.
De kleine abberaties die hier zichtbaar zijn komen niet door de metversterker maar door de stroomtrafo en vooral door het Bessel filter.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/50KHz-Blok-Via-Bessel-40dB-Aplifier.png

.
En dit is bij 100KHz in de zelfde meetopstelling
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/100KHz-Blok-Via-Bessel-40dB-Aplifier.bmp

.
Dan kan ik mij nu gaan bezich houden met de verzwakkers en de meetversterker die bij dit projectje hoort.
Deze krijgt de mogelijkheid de frequentie karakteristiek nog een klein beetje rechter te te trekken.
Hier een kort lijstje van de gemeten frequentie karakteristiek genomen met behulp van de 40dB versterker.
De bandbreedte van de 40dB versterker is ruim groter dan die van de stroomtrafo, hierdoor beinvloed deze versterker de meetgegevens maar minimaal.
80 KHZ = -0,1dB
180KHz = -0,5dB
250KHz = -1dB
370KHz = -2dB
460KHz = -3dB

Wat mij betreft ziet dit er goed uit, wat vinden jullie?

Groet,
Bram

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

ziet er prima uit, Bram. maar hoe is het eigenlijk met je broer? ;) (en zijn verlichting)

miedema

Golden Member

Ha Blackdog,

Netjes gebouwd. Je meetresultaten zien er prima uit!

Wat zie ik nu: ferriet ringkerntjes gebruikt voor ontstoring? (over de banaanbussen) Inventief! :-)
Heb je ook gemeten wat ze doen?

Er zijn nog een paar plaatjes in je laatste post die hier nog niet zichtbaar zijn:
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meet...em-100.png
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meet...em-101.png

.
rbeckers, het doet me veel plezier je hier weer te zien! En zelfs met goede voornemens :-)

hartelijke groet, Gertjan.

blackdog

Golden Member

Morge Heren en Dames ook!

Zo, daar zaten flink wat fouten in...
Hopelijk is het nu wat leesbaarder, Gertjan dank voor de plaatjes links.
De inductie met het kerntje is net geen 1,8uH samen met de doorvoer condensatoren geeft dat een goede demping boven zeg 20MHz.
Nee ik heb hier geen EMC testomgeving maar kan wel eens het stroomlusje om een voedingslijn houden.

rbecker
Het doet me goed je hier te zien!

kris van damme
Ik heb mijn broer voorgesteld nadat ik nog wat info van hem had gehad om piekstroom begrensers voor de LED voedingen te zetten.
Er staan als ik het goed begrepen heb hier nu 10 voedingen op één groep zonder problemen.
Hij heeft wat van het oude spul dat gebruikt werd bewaard en daar gaan we mee testen.
Hij heeft trouwens alleen gegevens kunnen vinden van het merk Tridonic over het aantal van hun drivers die op een groep kunnen bij een bepaalde karakteristiek Automaat.

Dus de druk was al van de ketel wat dit betreft, de rede dat ik lekker blijf doorgan is dat ik zelf ook een redelijk breedbandige stroomtrafo wil hebben.
Een aantal spullen staat klaar voor mijn 230V meetsetje met de 250-Watt scheidings transformator die ik vorig jaar heb aangeschaft.
Daar wil ik ook wat knaps in hebben, de 125-Ampere trafo is daar wel wat groot voor, dus die wordt dan uitgevoerd met een kleiner type,
als ik het goed heb onthouden zijn ze er in vier verschillende stroomsterktes.

Nu weer aan de Administratie, niet zo veel daar ook hier het werk bijna is stil gevallen.
Maar ieder nadeel heeft zo zijn voordeel, vandaar dit uitgebreide topic. :+

Groet,
Bram

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

4A bij 230v aan led verlichting? Probeert hij de vleermuizen naar mars te jagen uit angst voor een virus?

blackdog

Golden Member

Hi,

Wat info waar ik mee bezig ben.
Eerst nog wat linkjes naar documenten met info over stroom transformatoren en "Voltage Transducers"

Deze link bevat info hoe je zelf een stroomtrafo met goede eigenschappen kan bouwen met moderne ringkernen en rekening hoed met DC.

Wideband Current Transducer for Measuring AC Signals With Limited DC Offset
www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/05208456_01.pdf

En nog twee documenten van de fabrikant LEM
www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-Catalog-Info-2011...124303.pdf
www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/Applications_of_LEMTr...ducers.pdf

Verder heb ik gekeken of ik de frequentie karakteristiek nog wat rechter kon trekken tussen 200 en 500KHz.
Hieronder de meetopset om te kijken of het zinnig is dit in de nog te ontwerpen versterkertrapje op te nemen.
Zo was het een en ander aan elkaar geknoopt om te experimenteren met het RC netwerkje in het midden van het plaatje.
De 1K en de 330Ω verzwakken het signaal, de verhouding tussen deze twee weerstanden bepalen de maximale correctie die mogelijk is.
R3 en C1 zijn de belangrijkste componenten voor dit correctie netwerkje en daarme is het meest geexperimenteerd.
Uiteindelijk heb ik besloten het netwerkje en de correctie niet toe te passen in de nog te ontwerpen meetversterker.
De correctie zou ok meerdere kantelpunten moeten plaatst vinden om van -3dB rond de 500KHz bij b.v. +-0,5dB uit te komen.
Die correcties tasten ook het pulsgedrag aan en ik vind het niet waard om hier meer tijd aan te besteden,
de trafo met zijn correctie zoals hij nu is is goed genoeg.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-111.png

.
Dan moet ik ook nog iets hebben om de trafo te testen bij een wat grotere stroom en frequentie bereik.
1-Ampere of meer bij 50Hz is natuurlijk geen probleem, maar ik wil testen met een grotere bandbreedte.
Dus ik heb mijn "Hoofdtelefoon Versterker" uit de kast getrokken...

Uhm ja dat is hij dus echt, jarenlang zo gebruikt voor dat doel of kleine versteker voor in mijn werkruimte.
Ik was eens met dit versterkertje bij Audio Dome hier in Amsterdam en had hem in zijn winkel luisterruimte aangesloten.
De eigenaar kwam van uit de andere ruimte naar mij toe om te kijken met welke versterker er nu gespeeld werd...
Hij had vele "eigenbouwers" gehoord maar dit nog niet, en ik bedoel hou hoorde deze versterker niet, want je kan hem echt beshouwen als draadje met versterking.

Zo ziet hij er uit, denk ongeveer 35 jaar geleden gebouwd en nu even wat aangepast in het kastje voor mijn meettoepassing.
Zobel netwerkje er uit gesloopt en ook de serie spoel, zitten trouwens standaard niet in dit ontwerp
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/Alexander-Amp-01.png

.
Wat meer close up van het rechter kanaal de druppel tin op de los gesoldeerde weerstand heb ik natuurlijk al verwijderd. :-)
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/Alexander-Amp-02.png

.
De versterker is opgebouwd met stroomtegenkoppeling(Current Feedback) en heeft zeer goede specificaties.
Dit is een plaatje van een 100KHZ blok aan een 8Ω belasting, van de Heatkit belasting weerstand op het plaatje hierboven.
De versterker heeft per kanaal 1x 2SJ50 en 1x 2SK135 Power MOSFet van Hitachi.
Er is op de scoop of op een andere manier geen filtering op dit weergegeven signaal toepgepast, dit om het zo eerlijk mogelijk weer te geven.

Kick Butt Amplifier!
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/PowerAmp-100KHZ38Vpp.png

Zo'n, mooie blokweergave bij vol vermogen (sinus is dat 22-Watt) zie je niet veel.
Het -3dB punt zit boven de 1MHz, ja dit is een audio versterker. _/-\o_

Hiermee kan ik als ik de twee kanalen parallel zet redelijk goed testen,
en als ik er dan nog een trafo bij zet om de stroom omhoog te transformeren dan kan ik goed genoeg testen.

Tijd voor de warme hap!

Groet,
Bram

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

Golden Member

Hi,

Gisteren avond en vandaag bezig geweest met het ontwerpen/bouwen van wat testversies van het versterkertrapje dat na het Bessel filter komt.
Dit trapje gaat misschien piek detektor en en in ieder geval de scoop uitgang aansturen.

Eerst even een kleine omschrijving waar het versterker trapje aan moet voldoen.

1e
Zonder abberaties 500KHz +-0,1dB, dan weet ik zeker dat deze versterkertrap de bandbreedte van de stroomtrafo niet aantast.

2e
Versterking van dit eerste trapje wordt 20x, dit om de 5mV/Ampere op het 1-ampere bereik na het Bessel filter omhoog te brengen naar 100mV/Ampere voor de scoop uitgang.
Ieder bereik levert dus 100mV voor de scoop uitgang.

3e
De ruisbijdrage van het versterker trapje moet laag genoeg zijn.

4e
Net besloten de RMS converter niet toe te passen in dit meetinstrumentje, voor gebruik hier op de bank heb ik al meerdere RMS meters.
En voor op locatie kan ik een hand DMM gebruiken die hier voldoende voorradig zijn met RMS weergave.

De laatst twee blokjes komen nu dus niet in dit metinstrument, dat scheeld weer wat ontwikkeltijd en ik kan een kleinere behuizing gebruiken die ook veel beter afschermd.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-117.png

.
Na wat tekenen en weer aardig wat werk betreffende de opamps die ik wou proberen kwam ik op dit schema uit, Ook deze keer weer een compound trapje.
De tweede opamp staat ingesteld op iets meer dan 3x versterking e nde eerste opamp doet dan iets meer dan 6x, FAIL!
Door C2 te plaatsen en deze was maar klein, 47pF was de versterker vaak stabiel, maar dat is natuurlijk niet goed genoeg.
C1 maakte het nog iets beter maar dan kwam er ook een heel klein friemeltje op de flank bij een groter uitgangsignaal vanaf zeg 3Vtt.
Hierdoor voldeed deze opset niet aa nde "Geen Abberaties" voorwaarde.
De weerstandwaarden zijn zo uitgekozen dat de ruisbijdrage van de weerstanden laag is.
Nog lager maken van d warde nheeft weinig zin door het ruisgetal van de opamp zelf en natuurlijk de prut in het systeem wat je gaat meten.
Ook mag je de opamp niet te zwaar belasten, ik ga uit van een piek bereik aan de uitgang van de meetversterker van 1,25V.
Daarbij is de signaal hoogte dan 1,768V bij deze uitgangsspanning moet de opamp 4,3mA leveren door R5 en dat dus graag over het hele frequentie gebied.
Deze opamp heeft een flinke stroomreserve maar wil je het ook bij 500KHz nog netjes hebben, dan moet je niet te veel willen vragen.
Bij normale niveau's veroorzaakt de stroom door de tegenkoppel weerstanden geen enkel probleem, daar hij dan ruim onder 1mA zit.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-114.png

.
Maar omdat ik het dus niet goed genoeg vond heb ik het trapje wat aangepast, de tweede opamp is nu alleen als buffer geschakeld
en hierdoor is de versterking van de eerst opamp van iets meer dan 6 naar 20x gegaan, hierdoor is de fase ruimte van deze setup een stuk beter geworden en er is geen spoor meer van vreemd gedrag.
De eerste opamp ziet nu ook nu weer geen enkele belasting en de tweede opamp is alleen voor de stroomlevering.
De hele opset is nu zeer simpel geworden, er zijn door de lage weerstandswaarden bij gebruik de OPA1612 opamp geen compensatie condensatoren nodig.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-115.png

.
Het testprintje in een dik stalen kastje van een Cisco Pix Firewall en batterij gevoed.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-116.png

.
Hier het dekseltje bijna dicht voor een ruismeting, op de linker BNC zit een50Ω afsluitweerstand en dit is de ingang en
de rechter BNC gaat via een verloopje naar de Audio Precision Analyzer voor de ruis meting.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-112.png

.
Hier geeft de analyser de ruisvloer aan in 22KHZ bandbreedte, het is een relatieve meting daarom staat er -86,13dBr, dit is t.o.v. de 5mV bij 10KHZ welke de refferentie waarde was.
Dit is een heel net resultaat en ruim voldoende voor dit meetinstrumentje.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-113.png

.
En dan nu wat plaatjes hoe goed dit versterker trapje is.
Eerst het residu van de ruismeting, let weer niet op de schaal het gaat er om hoe de ruis er uitziet.
Van 22Hz tot 22KHZ maar het gaat om de piekjes die je kan ziet op vaste afstanden en bevinden zich in deze moment oopname vooral aan de bovenzijde.
Ze zijn netfrequentie gerelateerd en heel moeilijk te voorkomen in mijn meetomgeving...
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/Ruis-OPA1612-25Ohm-22KHZBW-Batt.png

.
Dit is dus de blokweergave van de tweede versie van dit versterker trapje, een 100KHZ 6Vtt blok aan de uitgang, de opamp is de OPA1612, ik klaag niet :+
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/Ruis-OPA1612-25Ohm-100KHZ-Blok-6Vtt-Batt.png

.
Hier test ik ondermeer een flink stuk voorbij de benodigde bandbreedte en een groot signaal, welke hier een Sinus is van 2,6MHZ
en dit zou ook 6Vtt moeten zijn maar het signaal is hier -3dB geworden.
Aan de flanken is duidelijk te zien dat hier Slew Rate vervorming optreed, het is bijna een driehoek golfvorm, de opamp is 27V/uSec mogen jullie uitrekenen wat het volgens deze sccoop foto is.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/OPA1612-25Ohm-2.62MHZ-2V-RMS-3dB-Batt.png

.
Waarom nu weer zo'n speciale opamp zullen een aantal van jullie denken, waarom geen LM324 of zo'n mooie NE5532A?
Tja, kijk maar eens naar dit plaatje, zelfde condities als het plaatje hierboven met het blok signaal... dit is de NE5532 in het voetje geprikt.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/NE5532A-25Ohm-100KHZ-Blok-6Vtt-Batt.png

.
Dit is een andere veel gebruikte opamp door mij, dit is de OP2140 ziet er niet slecht uit en de offset fout is de beste van de geteste opamps maar hi is net niet snel genoeg.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/OPA2140-25Ohm-100KHZ-Blok-6Vtt-Batt.png

Dit zijn de verschillen tussen twee goede opamps wat de frequentie karakteristiek betreft.
De OPA1612 is zo'n beetje de beste audio opamp die TI heeft, zeer lage ruis, grote bandbreedte, lage vervorming enz.
De OPA2140 is ook een zeer goede opamp, met als voordelen lage offset, goede snelheid, mooi pulsgedrag en goede ruis voor een Fet opamp.
Voor dit versterker trapje is de OPA1612 duidelijk in het voordeel.

c code:


  dB    OPA1612     OPA2140
-0.1    600KHz      90KHz
-0.2    800KHz      120KHz
-0.5    1.3MHz      190KHz
-1.0    1.65MHz     280KHz
-2.0    2.10MHz     410KHz
-3.0    2.70MHZ     540KHz

Lijstje maken is walgelijk in deze forum software, wat joe sie is not wat joe ket 8)7
Ik ben voor een net lijstje sneller klaar met sPlan of MS Word en er dan een plaatje er van maken en dit op te nemen in mijn topic...

Mooi, versterkertje voldoet, nu gaan nadenken over de opbouw van de verzwakkers, de onderdelen heb ik hiervoor al in huis, laters dus meer en SHOOT!

Groet,
Bram

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

Golden Member

Hi,

Deze post gaat over de verzwakker boedoeld voor de meetbereiken nodig voor de stroomtrafo.

Dit is een plaatje waar de RMS converter nog in getekend staat, deze komt in ieder geval niet in dit meetinstrument.
In een vorige post had ik al uitgelegt dat ik voor op de meetbank deze niet nodig heb i.v.m. dat ik meerdere RMS meters ter beschikking heb.
Voor metingen die ik voor mijn Broer zou doen kan ik altijd een handmultimeter met RMS meenemen.
Er is hier zichtbaar dat volle schaal voor een meetbereik er 5mV aan signaal voor handen is,
welke door het versterker trapje omhoog gebracht word naar 100mV.
Er is ruim voldoende Dynamiek aanwezig om 12,5x het normale signaaal onvervormd aan de uitgang weer te geven.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-117.png

.
Ik heb met de Monte Carlo LTSpice van CO User 575 zitten spelen, nogmaals mijn dank! hierdoor kreeg ik een goede indruk van de foutmarge van de verschillende aftakkingen.
Door de ervaring hiermee ben ik gaan selecteren uit de 20 weerstanden per waarde die ik had besteld voor de 0-20-40-60dB verzwakker.

Dit is de sortering van de uitgemeten weerstanden met op het labeltje de gemeten waarden van de parallel geschakelde weerstanden, naturulijk 4-draads gemeten op mijn nieuwe 34465A DMM.
Ik ben wat voorraad opnieuw aan het insorteren vandaar de Rako bakjes, er waren er nog vele leeg en dit was even handig voor dit mini sorteer klusje. :-)
De bakjes liggen op volgorde zoals ook het schema getekend is en de afwijking staat als percentage ook op het labeltje.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-121.png

.
Dit is het LT Spice schema met wat extra info er in, welke ik nu zal uitleggen.
Ik heb de gemeten weerstandsetjes in de desbetreffende weerstanden in LT Spice ingevoerd en de branspanning van 20V maar laten staat, dat is hier goed.
De waardes direct boven de knooppunten zijn de door LT Spice berekende waarden voor de aangeboden DC spaning van 20V via een perfecte 50Ω stuurweerstand.
Ook R15 waar Load bij staat is perfect 50Ω
De gemeten afwijkingen zijn ruim binen 1% wat ik graag wou hebben.
-40dB heeft volgens LT Spice de grootste afwijking en die is bijna 0,3%, daar lig ik niet wakker van.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-120.png

.
Maar dan de waarden die in de testsetup zoals hieronder gemeten zijn, die staan in het kader er onder vermeld in de LT Spice simulatie hierboven.
Nu is de aangeboden spanning 2V en die komt uit de Rigol DP832 voeding getuned op zo goed mogelijk 2V. (2V hier om de dissipatie in de weerstanden te beperken)
De 50Ω stuurweerstand is een geselecteerde mix die ver onder 0.1% is en de afsluitweerstand was rond de 0.5% en getuned met een extra weerstand om op de 1mV waarde uit te komen zoals vermeld.
Als je de gemeten waarden ziet, dan is dit zelfs nog beter dan de simulatie, maar is toch niet helemaal correct.
De draden zijn vrij lang gelaten zoals de weerstanden boven het testprintje gsoldeerd zitten.
Een cm draad op een weerstands waarde van 30Ω tast snel de nauwkeurigheid aan van het geheel.
Dus de mooi waarde die ik gemeten heb kan nog gaan veranderen als de verzwakker op de print zit gemonteerd.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-122.png

.
Bijna altijd begin ik op deze manier, ik neem een hand onderdelen die de zelfde afmetingen hebben als de gene die gebruikt gaan worden
en zoek op een stukje print uit hoe het en en ander het beste geplaatst kan gaan worden.
Eigenlijk hou ik altijd zo veel mogelijk "RF" regels aan, dus ieder stukje draad is een inductie en ieder metaal deel is een capaciteit naar de omgeving.
Hier is te zien dat ik voor de π constructie ga, de rede is deze, de uitgang zit het verst af van de ingang dat helpt bij de optimale demping in de hogere frequenties.
Nadeel is dat je de massaverbinding goed moet uitvoeren, oja de weerstandswaarde die je op de foto ziet is natuurlijk onzin, maar daar had ik er voldoende van en lagen voor het grijpen.
Aan de bovenzijde dus vier relais die de aftakking naar het versterker trapje doorvoeren, dit printje wordt verder niet gebruikt ik heb voor een iets grote printje gekozen.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-123.png

.
Hier is de testsetup leeggeknipt en zijn de weerstanden op een ander stukje print gesoldeerd dat ik zo bespreek.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-124.png

.
Dit is de verzwakker sectie op de eigenlijk print, links is de ingang waar nu tijdelijk een BNC is gemonteerd.
Er is geen 50Ω stuurweerstand zichtbaar daar dat de trafo is, er is echtel wel een afsluitweerstand zichtbaar helemaal rechts op de print zitten 3x een Philips 150Ω weerstand parallel gemeten toen ze nog niet gesoldeerd waren rond de 0.2%
Tussen de secties zijn drie draadjes gesoldeerd welke ook aan de onderliggende pads vast zitten, dit dient voor de capacitieve afscherming in de hogere frequenties.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-127.png

.
En dit is de onderzijde, bovenaan is massa en dat is een stukje VD draad van 2.5mm, de onderste rij zijn de doorverbindingen tussen de secties.
Precies onder de horizontale weerstanden heb ik een massa draadje laten doorlopen als afscherming.
De baantjes links en rechts hiervan had ik beter ook door kunnen verbindien maar dan had ik de horizontale weerstanden 1mm boven de print moeten monteren, nu ben ik bang voor sluiting als ik het alsnog doen, laten we het voortschrijdend inzicht noemen. :+
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-128.png

.
Mooi en hoe meette dit nou? BAGGER!!!
Tja, als werkt in Spice en voor DC dan betekend dit niet dat het in de praktijk ook goed is.

Zo zag het signaal er uit op de Hameg scoop zowel voor dit printje als de verzwakker hieronder, uhm tja...
Door het aanraken van de kabels veranderde de abberaties van het signaal.
Ik dacht eerst aan slechte kabels en heb toen de kabelset en mijn Philips 50Ω afsluitweerstand met IPA gereinigt.
Toen was er wel wat verandering maar nog steeds niet goed.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/Oude-60dB-Verzwakker-10Khz-Abberatie-Hameg.png

.
De bijna 9 jaar oude 60dB verzwakker gaf het zelfde gedrag #@$@#$##$
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-125.png

.
Het moet toch niet gekker worden... toen viel het kwartje! Aardstromen! en dan heb ik niet over Jomanda :+
Andere scoop gepakt via de scheidingstrafo aangesloten en dan zie je dit bij 60dB verzwakking.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/Oude-60dB-Verzwakker-10Khz-Abberatie-Owon.png

.
Geen vuiltje aan de lucht in deze aardstroomvrije meetsetup.
Hoe mijn printje precies gaat meten weet ik nog niet met de OWON Scoop gemeten ziet het er goed uit,
maar ik wil eerst de relais plaatsen en de daarbij behorende bedrading aanbrengen omdat dit nog kleine veranderingen kan aanbrengen in de frequentie karakteristiek.

SHOOT!

Bram

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

Ooit eens van een buizen apparaat de verzwakken gerepareerd De verzwakking was 100,000x van 1V naar 10µV. De verzwakker was een aluminium blok waar gaten in geboord waren zodat elke weerstand rondom was afgeschermd. Er waren 2 weerstanden verbrand op het kleinste bereik waarschijnlijk had iemand daar een spanning op aangesloten. De hele verzwakker met schakelaar was echt een super professioneel gemaakt en eigenlijk een kunst object op zich. Ik had toen wel door dat het zeer specialistisch was.

Het apparaat werkte daarna weer wel maar heb de verzwakker eigenlijk nooit helemaal goed gekregen de bereiken waren niet meer netjes een deeltal van 10 en de ruis op 10µV was groter dan het signaal. Apart was dat het een 30Ω systeem was met ook andere pluggen.

Ik heb het apparaat aan een liefhebber verkocht voor een symbolisch bedrag en erbij vertelt dat de verzwakker niet goed was de signaalbron en AF en FM modulatie werkten wel goed.

blackdog

Golden Member

Hi Benleentje,

Dan was het vrijwel zeker een HF generator ook al omdat je aangeeft dat er AM en FM modulatie op zat.

Sommige hele dure generatoren moet je zelfs de pakkingen vervangen als je in een van de "doosjes" bent geweest, dus alleen maar openmaken betekend nieuwe HF pakking plaatsen.
Ik denk dat jouw probleem iets anders was dan die ik had, ja er is overspraak tussen de secties op het printje, maar enigsins recht tot een paar MHZ is voldoende.
Waar jij tegenaan liep is dat het goed moet werken tot misschien wel 500MHZ met de daarbij behorende inducties en capaciteiten.
Zomaar een vervangend weerstadje plaatsen gaat eigenlijk nooit goed.

In de beroemde HP stappen verzwakkers zitten plaatje/draadjes die als de verzwakker is aangesloten op geschikte aparatuur moet worden verbogen om de frequentie karakteristiek zo recht mogelijk te krijgen.
Mijn HP355D gaat van "0" tot -120dB en loopt tot 1000MHZ, dat is wel wat anders dan mijn "zielige" -60dB op het prinje. 8)7

Het probleem wat er dus optrad is het spanningsverschil dat er optrad door stromen in da massa aansluiting van mijn meetinstrumenten.
Deze zitten allen op een RA WCD maar door ondermeer filters en andere vereffenings stromen gaat de meting bij steeds kleiner worden de signale ee nsteeds grotere fout op treden.
Dat is de vervorming van de blokweergve die je ziet, die stromen kunnen er niet lopen als het meetinstrumentje normaal werkt.
Er ligt aan de linker zijde (verzwakker ingang) niets aan de "0" referentie en als het mogelijk is wordt het versterkertje en de relais(bi-stabiel) uit batterijen gevoed.
Dus het enige punt is de Scoop uitgang en/of de RMS uitgang beide staan parallel.
Er kan dus geen wer voor vereffenings stromen zijn door de verzwakker print.

Groet,
Bram

PS
Had je foto's gemaakt van die verzwakker?

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

Ha blackdog,

Leuk gebouwd maar ik denk dat het niet gaat werken toch zie ik wel wat compensatie mogelijkheden.
In de eerste plaats 60 dB is veel te veel in een keer omdat de afscherming complex is maar dat had ik al aangevoerd.

Een verzwakker in deze vorm moet je in twee domeinen bezien:
1--- het DC pad.
2--- het AC pad.

Voor het DC pad heb je de weerstanden zo goed mogelijk uitgezocht ik denk alleen zonder belasting (dissipatie) hetgeen warmteontwikkeling teweeg brengt met als gevolg verandering van de weerstandswaarde.
Maar belangrijker is het gedrag van je systeem tot (wat jij wil) 500 kHz.
Hier speelen de capaciteiten een belangrijke rol tussen de componenten onderling maar ook tussen de ingang en uitgang.

Wat je ziet op jou scope plaatje is hoog verlies ik denk 3T dit moet je compenseren.
De weerstand demper heeft een DC pad maar parallel ook een capacitief AC pad veroorzaakt door koppeling tussen de componenten maar ook naar massa.
Je zult dan ook zien dat wanneer je de (Z) impedantie meet de verzwakker geen 50Ω is en er aardstromen gaan lopen.
Deze mantelstroom over je aansluitkabel zorgt voor een raar fenomeen als je de kabel beetpak induceer je EMI uit je omgeving waardoor je scope beeld een ander beeld geeft of danst |:(

Je kunt voor de compensatie misschien gebruik maken van een kleine (trim) condensator halverwege de ladder om de inductie in het pad weer een beetje naar het reële vlak te trimmen.
Verder is afscherming van groot belang.

Ik heb vandaag even een demper gebouwd gebaseerd op 10Ω impedantie en een demping van 20 dB perfect met standaard weerstanden twee x 12,1Ω en een x 48,7Ω uit de E 96 reeks dus 1 %
Nu is de keuze om 50Ω te gebruiken verdedigbaar de meet apparatuur is 50Ω aan de anderenkant is je systeem impedantie 10Ω door de keuze van je burden weerstand.
Verder altijd leerzaam om zo iets te bouwen :P

De verzakker van @benleentje is waarscheinlijk van een andere categorie inductie arme weerstanden en ook nog eens ruisarm.

Groet,
Henk.

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

Golden Member

Hi Henk, :-)

De soep wordt niet zo heet gegeten als hij wordt opgediend.
En ja ik luister goed naar je en zal je ook laten zien dat je over het algemeen wat verzwakkers betreft gelijk hebt.

Voor deze metingen heb ik mijn "dikke" functie generator gebruikt de Rigol DG4162 en deze via mijn scheidingstransformator op het 230V net angesloten.

Maar eerst dit, ik heb een BNC connector direct aan de uitgang van mijn verzwakker gesoldeerd en toen de print met een BNC koppelstukje op de Fluke RMS meter aangesloten.
Pas rond de 3MHZ zag ik pas veranderingen optreden in het frequentie gebied bij de -60dB aansluiting die het moeilijkste is.
En dan heb ik het over een paar honderste van een dB variatie.
Rond 5MHz zag ik een dB opslingering en dat is vreemd vrijwel zeker doordat de verzwakker direct op de RMS meter "open" aangesloten was.
Misschien wat feedback vanuit de RMS meter zelf...

Na nog wat controles dus besloten de verzwakker op de scoop aan te sluiten, dit om meer metingen te doen voordat de relais worden gemonteerd, dit is vrijwel zeker wijzer.
Door in eerste instantie gebruik te maken van de bekende "vinger probe" en daarna wat kleine stukjes koperprint rond de -60dB tab zag ik dat het makkelijk nog wat beter te maken is.
Dit is voor dit project niet echt nodig, maar toch handig om te weten voor later.

Wat doet de verzwakker bij de -60dB open print bij een 500KHZ blok, de flanken staan ingesteld op 30nSec.
De scoop staat met het raam open zodat je de abberaties op de hoge frequenties goed kan zien en natuurlijk is er dan ook nog de ruis van de 400Mhz scoop bandbreedte.
Dit is helemaal niet verkeerd voor een meetsysteem waarvan de sensor ongeveer -3dB is bij 500KHZ,
dus die frutsels door de 30nSec flanken die bestaan dan gewoon niet, maar zoals ik al zijn misschien voor en later projectje wel handig om te weten.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/-60dB-500KHz-20Vtt-DG4162-30nSec-Flank.png

.
Allemaal mooi en aardig Bram, maar de grote abberaties waren zichtbaar in de lage frequenties, nou kijk maar naar het plaatje hieronder.
Dit is 100Hz met minimale flankstijlheid van de generator.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/-60dB-100Hz-20Vtt-DG4162-5nSec-Flank.png

.
En dit is het bewijs dat Henk geen onzin praat, hier nog steeds 100Hz en nu een tijdbasis van 20nSec.
Prachtig dat je met zo'n moderne scoop bij die lage frequentie zo ver kan inzoomen!
De abberaties die zichtbaar zijn komen niet voor bij gebruik van de stroomtrafo met het daarachter geschakelde Bessel filter.
Dit is puur om zichtbaar te maken wat Henk aangeeft betreffende afscherming en capacatieve compensatie.
Met een klein stukje printplaat over de helft van de laatste -20dB verzwakker en de BNC naar de scoop was driekwart van de abberaties verdwenen.
Ik heb nu geen "filtering" gebruikt maar wel 2x middeling, dit tast de abberaties vrijwel niet aan, maar haalt wel heel veel ruis weg zodat de abberaties veel beter zichtbaar worden.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/-60dB-100Hz-20Vtt-DG4162-5nSec-Flank-20nSecTB.png

Nu nadenken over wat schotjes en het plaatsen van de relais, wat betreft de versterker trap de ingans impedantie is hoog t.o.v. de 25Ω verzwakker impedantie.
Het IC is 1000Gig met daaraan 2pF de grootste capaciteit zal de bedrading worden en de relais.

Groet,
Bram

PS,
Ik vergeet nog een plaatje...
De meetopstelling!
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-130.png

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

De verzakker van @benleentje is waarscheinlijk van een andere categorie inductie arme weerstanden en ook nog eens ruisarm.

Wist ik toen veel :). Het type weerstand leek qua grote wel op een 3 water en ik kon toen enkel maar metaalfilm 1 of 2W vinden maar die waren toch wat kleiner. Ik had wel iets van 2x 10 weerstanden besteld en degene met de kleinste afwijking gebruikt. Maar nu ik eraan terug denk is de grote van de weerstand belangrijker dan ik dacht.

Maar goed niet te veel topic vervuiling. IK lees met plezier jouw topic en leer er veel van maar ik weet ook heel goed dat het niet mijn richting van elektronica is. Ik hou meer van machines zowel mechanisch elektrisch en de besturing en dan ook van hydrauliek en pneumatiek en digitaal

Maar des al niet te min licht analoge elektronica aan de basis en is digitale elektronica niets meer dan toegepaste analoge technieken en daarom reuze handig om daar meer van te weten.

Lijstje maken is walgelijk in deze forum software, wat joe sie is not wat joe ket 8)7

Een 'oplossing' kan als volgt: (code tags)

code:


 dB      OPA1612       OPA2140
-----    -------       ------- 
 -0.1      600KHz       90KHz
 -0.2      800KHz      120KHz
 -0.5    1.3  MHz      190KHz
 -1.0    1.65 MHz      280KHz
 -2.0    2.10 MHz      410KHz
 -3.0    2.70 MHZ      540KHz
Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl
blackdog

Golden Member

Hi Benleentje, :-)

Helemaal niets mis mee dat je intresses ee nandere richting betreffen, ik ben blij dat je gewoon mee communiceert en vragensteld.
Als alles verder goed gaat, wordt het signaal geschakeld zoals jij voorstelde. :-)

Bewijs dat je opmerkingen zinnig zijn, velen kunnen hier een voorbeeld aan jou nemen, het is vaak heel stil in mijn toch uitgebreide toppics...

ohm pi
Ik ga dat eens proberen, dank je!

Groet,
Bram

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

Ha blackdog,

Heeft de soep gesmaakt ;) het blijft vaak een uitdaging.
De reden dat ik liever de dempers opdeel zoals in jou situatie 3 x 20 dB waartussen je kan schakelen is omdat het pad per demper kort is ter grote van een weerstand en de afscherming automatisch gemaakt wordt door de afzonderlijke kamers (doosjes).

In het ruis testset waar ik mee bezig ben maak ik ook gebruik van dempers ook dit is kritisch ik heb dit als volgt opgelost.
Om geen gebruik van schakelaars of relais te maken (nu werk ik hoger in frequentie) gebruik ik een jumper kabel met SMA connectors.

Jumper paneel.

De uitvoering bij mij is als volgt de chassisdelen zijn SMA korte kabels naar de print.
Tussen de connectors kan een korte jumper geschroefd worden.
In jou situatie kan je zeker gebruik maken van een goede tulp steker.

Groet,
Henk.

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

Ha Bram,

Ondanks de drukte die ik al een tijdje heb, lees ik met je topic mee vanaf het begin. Weer heel erg veel informatie die je ons om de oren slingert, duurt bij mij soms even voor het verwerkt is..
Ik zie altijd weer veel dingen voorbij komen die mij weer op ideeën brengen. Die pre-amp die je hebt laten zien, is iig een mooi project om misschien eens na te bouwen. (voor op mijn veel te lange projecten lijstje..)
Je had het in je meting aan de verzwakker over de aardstromen die je meeting beïnvloeden, dat kwam puur doordat je generator en je scoop allebei aan het net hingen?

Hoe wil je de aansturing van de relais gaan doen in je verzwakker? een meerstandenschakelaar?

Kortom, ik leer hier weer veel van! Al gaat het vaak toch mijn pet wat te boven, alhoewel ik toch best lang ben. ;)

Groet,
Christiaan

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

Wat ik me gedurende dit topic al afvraag waarom je kiest voor 50Ω. Wat ik denk te weten is dat voor een frequentie onder de paar megahertz niet noodzakelijk. Je gaf aan dat in de 60dB verzwakker er al merkbare stromen door de gnd lopen. Maak je daardoor juist niet moeilijker in dit specifieke geval?

Ik had ooit wel eens een Appnote over een logicprobe gelezen dat er een weerstandsdeler met een impedantie van 1kΩ gebruikt word dit omdat het zeer goede resultaten op hoge frequenties geeft en de uitgang van cpu niet te zwaar belast. Een capacitieve weerstandsdeler zou daar niet werken omdat bij hoge frequenties de impedantie al snel veel te laag word. Het verhaal was veel uitgebreider maar dit is wat ik er nog van onthouden hebt.

Ha benleentje,

Bij zo'n logic probe wil geen grote belasting maar dat speelt hier niet.
De burden weerstand welke @blackdog gekozen heeft is 10Ω op zich prima.
Dus bij de maximale stroom aan de primaire waar je binnen 3 % blijft is 150 A (extended) en een verhouding van 1:1000 kan de secondaire een stroom leveren van 150 mA dit door 10Ω levert 1,5 V.
Een redelijke kleine stroom waarbij je ook binnen de 3% blijft zal secondair een stroom van 15 µA opleveren dit door 10Ω is 150 µV.

Het dynamisch bereik wordt hierdoor 80 dB of dit haalbaar is zal afhankelijk zijn van de magnetische verliezen dus in de praktijk kijken :D
De waarde waar Bram mee rekent is 60 dB 150 µA tot 150 mA maar ook voor de 150 µA zal het moeten blijken!!
Voor de demper ik had al een 20 dB gemaakt 10 Ω in/uit ik heb nu ook eens geprobeerd om een 60 dB in een keer te fabrieken.
Ook dit is een π netwerkje twee x 10Ω en 5 kΩ demping 60,02 dB.
Dat gaat goed tot 1 MHz daarna speelt de inductie van de weerstanden een te grote rol ook het skin effect in het weerstand materiaal.

Ik zal ook een demper fabrieken 20 dB 10Ω in en 10 kΩ uit om direct op de Op-amp aan te sluiten.

Groet,
Henk.

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

Op 9 april 2020 21:37:47 schreef benleentje:
Wat ik me gedurende dit topic al afvraag waarom je kiest voor 50Ω

Je bedoeld als aanstuur impedantie bij de verzwakker? Denk dat het vooral te maken heeft met dat de impedantie van bijna alle meetapparatuur die 50Ω heeft, dus dan worden je metingen niet beïnvloed door mis matching.

Groet,
Christiaan

[Bericht gewijzigd door haasje93 op 10 april 2020 00:17:00 (43%)]

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

Golden Member

Hi,

Het duurde even maar zal nu even wat antwoorden geven op jullie vragen. :-)
Mijn hoofd stond er even niet naar i.v.m. ziekte van mijn vriendin.

haasje93
Als er zelfs maar 1-dingetje van leert, ben ik al happy :-)

benleentje
Dat is trouwens een goed vraag die je steld, waarom 50 Ohm impedatie voor het filter en de verzwakker.
Het is een mix van verschillende onderdelen die er voor gezorgt hebben om bij 50Ω te blijven.

50Ω is in ieder geval makkelijk met meten, maar er zijn natuurlijk meer redenen.
Door de lage impedantie 25Ω in afgesloten toestand, betekend het ook dat ik een opamp kan gebruiken met een zeer laag ruisgedrag.
Dat zorgt er weer voor dat als ik kleine stromen wil meter, deze minder ruis ruis bevatten.

En dan nog deze, kijk naar het Bessel filter hieronder, ik heb drie versies boven elkaar gezet vanaf boven 50Ω, naar 200Ω en de laatste is 500Ω
Er is goed zichtbaar dat de inductie waarde flink oplopen bij hogere impedanties net zoals de condensator aan de uitgang van het filter steeds kleiner wordt
Dat geeft dan ook meer gevoeligheid voor paracitaire capaciteiten.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/LEM-120A-Meetsysteem-131.png

.
Ik heb van dun print materiaal wat schotjes geknipt en deze aangebracht rond de weerstanden om te zien hoeveel beter de demping wordt bij de 60dB verzwakking.
De schotjes over de horizontale weerstanden heb ik wat ruimte gegeven om de capaciteit naar deze weerstanden laag te houden.
De metingen zijn gedaan zonder verdere afscherming aan de boven en onderzijde van de verzwakker.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/-60dB-100KHz-100MHZ-Sweep-03.png

.
Hier hangt de verzwakker aan de Spectrum Analyzer voor een sweep van 100KHz tot 100MHZ.
De Teflon stukjes coax zitten aan BNC connectoren gesoldeerd en deze heb ik moeten afschermen met wat zilverpapier.
De meting is niet helemaal correct uitgevoerd, de uitgang van de verzwakker is dubbel afgesloten, vandaar dat de waarde op het plaatje bij -4dB hangt.
Dit is verder voor deze meting niet zo van belang, ik zweep hier tot 100MHZ en tot die frequentie is de afwijking maar +-0.1dB
Bij rond de 400MHZ beginnen de grotere slingeringen, maar dat is zo ver verwijderd van mijn toepassing frequenties, dat ik daar verder geen aandacht aan heb besteed.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/-60dB-100KHz-100MHZ-Sweep-02.png

.
Dit is de sweep, en deze is gekalibreerd met 2x een 30dB inline verzwakker van MiniCircuits.
De kleine piekjes komt door de ruis aan de ingang van de Analyzer, dit door het -64dB niveau waar op gemeten wordt.
https://www.bramcam.nl/NA/LEM-120A-Meetsysteem/-60dB-100KHz-100MHZ-Sweep-01.png

.
De conclusie is dat je met wat zorg voor de opbouw, het heel goed mogelijk is om tot zeker -60dB en zo'n 500MHz kan komen met goede afscherming.
Zoals de verzwakker nu is, heeft hij veel meer bandbreedte dan nodig voro mijn toepassing.
Maar de rede dat ik toch schotjes heb geplaast is om er van te leren, dus om te zien wat mogelijk is met goedkope geselecteerde 1% weerstanden van 600mWatt.

De volgende stap is de relais plaatsen op de print, deze relais hebben ongeveer 5pF capaciteit van de contacten naar de omgeving als ik alles meereken.
Misschien zet ik de relais op zijn kop om ze capaciteits arm te bedraden, moet daar nog even over nadenken hoe ik het aanpak en of dit zinnig is.
Bij de 25Ω impedantie en rond de 5pF is het -3dB punt boven 1GHz, dus dat zal geen probleem worden,
maar de bedradig rond de relais zal ook stralen, dus deze zal ik moeten afschermen, daar anders de goede eigenschappen overboord worden gegooit.

Laters meer. :-)

Groet,
Bram

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

Het is een mix van verschillende onderdelen die er voor gezorgt hebben om bij 50Ω te blijven.

Ok dat is duidelijk. Een hoger impedantie zal het voor de verzwakker wel beter kan zijn maar voor je filters het weer moeilijker word en dat het netto resultaat dan niet beter hoeft te worden.