Starkes Rauschen bei der Strommessung mit INA118P, wie filtern?

[Dennis P. (devman)]

Hallo,

ich möchte gerne mit einem Stromshunt 25mOhm und einen INA118P 
Instrumentenverstärker ein Strommessadapter bauen. Um brauchbare 
Messspannungen zu erhalten verwende ich ein Gain von 100.

Wenn ich jetzt jedoch mit einem Oszilloskop die Ausgangsspannung am INA 
messe, dann sehe ich auf meinem Oszilloskopbild brutale Störspannungen, 
Spitzen, Rauschen wie auch immer.

Zum Testen habe ich eine Stromsenke am Shunt angeschlossen und über ein 
präzises Multimeter den jeweiligen Strom eingestellt.

Im Anhang sieht man die Schaltung und die Oszilloskopbilder meiner 
Störspannungen.


Jetzt lautet meine Frage woher kommt dieses Rauschen, bzw. viel 
wichtiger ist wie bekomme ich das Rauschen weg?

Welche Art von den Kondensatoren muss ich nehmen? Tantal, Keramik oder 
Elko und wie dimensioniere ich die Kapazität. Muss ich vorher noch einen 
Wert mit dem Oszi messen? Ziel ist natürlich eine glatte 
Ausgangsspannung die sich aber nicht zu träge auf meine Strommessung 
auswirkt.

Ich hatte es schon mit einem 100µF Tantal probiert, das brachte einiges 
jedoch ist die Kapazität vielleicht zu hoch?

Ein 100nF Keramikkondensator am Ausgang nach Masse brachte nichts außer 
dass die Spitzen noch feiner wurden...


Kurz gefragt wie muss ich bei der Filterung vorgehen, was muss ich 
zuerst messen bzw. herausfinden und wie berechne ich dann den Filter?


Für Hilfe und Tipps wäre ich sehr dankbar.

[Jens G. (jensig)]

Wozu filtern? Mach erstmal Abblock-C's an die Betriebsspannung.

[Dennis P. (devman)]

Jens G. schrieb:
> Wozu filtern? Mach erstmal Abblock-C's an die Betriebsspannung.

Sorry ich habe vergessen zu erwähnen, dass der INA von einem DC/DC 
Wandler (5V auf +-15V) versorgt wird. Und die Versorgung ist mit jeweils 
1µF Tantal und 100nF Keramik an der + Versorgung und an der - Versorgung 
beschaltet.

[Michael L. (Gast)]

Hallo,

> Wozu filtern? Mach erstmal Abblock-C's an die Betriebsspannung.

Der Hinweis von Jens gehört zum kleinen 1x1 des Platinenlayouts und ist 
100% berechtigt.

Ich will es konkret machen:

Verbinde
+VCC über 47µF (Elko) parallel 100nF (SMD 0805) mit GND und ebenso
-VCC über 47µF (Elko) parallel 100nF (SMD 0805) mit GND
Die 100nF gehören in die unmittelbare Nähe (ideal: Abstand <5mm) des 
Differenzverstärkers. Idealerweise verwendest Du eine Massefläche, 
ansonsten sternförmige Verdrahtung der Masse. Wenn das Problem dann 
immer noch vorhanden ist, können wir uns gerne über Filter und ähnliches 
unterhalten.


Viele Grüße
Michael

[Michael H. (michael_h45)]

Nimm mal Ausgangsspannung des INA und Versorgungsspannung AC-gekoppelt 
und in der Zeitbasis so weit aufgedreht auf, dass man Schwingungen 
erkennen kann.
Ich würde nämlich vermuten, dass die Störungen von billigen 
DC/DC-Wandlern auf den INA einkoppeln.

Wie sieht dein Layout aus?

[Michael L. (Gast)]

Was mir noch auffällt:
Der (-)Eingang Deines Differenzverstärkers ist anscheinend schon in der 
Nähe des IC auf Masse geschaltet. Ich würde vorschlagen, daß Du ihn erst 
an dem Shunt-Widerstand anklemmst, sonst hast Du gleich schon eine Art 
Brummschleife aufgebaut.

[Michael L. (Gast)]

Hallo,

> Sorry ich habe vergessen zu erwähnen, dass der INA von einem DC/DC
> Wandler (5V auf +-15V) versorgt wird. Und die Versorgung ist mit jeweils
> 1µF Tantal und 100nF Keramik an der + Versorgung und an der - Versorgung
> beschaltet.
bei Schaltreglern muß man immer sehr gut aufpassen, daß die 
Schaltspitzen nicht in den Versorgungsleitungen überkoppeln. Wenn Du 
noch nicht so viel Erfahrung auf dem Gebiet hast, ist das wahrscheinlich 
nichts für Dich.
Ich würde Schaltregler ausschließlich bei geätzten Platinen mit 
Massefläche und SMD-Kondensatoren verwenden und die Schaltreglermasse 
nur an einer einzigen Stelle mit der resetlichen Masse verbinden. Bei 
empfindlichen Meßschaltungen würde ich hinter den Schaltregler noch 
einen Linearregler schalten. Der Entstörkondensator von 1µF scheint mir 
viel zu klein zu sein.

Ganz grob:
- kleiner Stromverbrauch der ICs (<100mA), kleine Stückzahlen 
(Prototypenbau) und große Genauigkeitsforderungen sind gute Gründe für 
Linearregler
- großer Stromverbrauch der ICs (>1A) oder hohe Stückzahlen können 
Gründe für Schaltregler sein


Viele Grüße
Michael

[Dennis P. (devman)]

Vielen Dank für eure Antworten und Hilfen bisher,

also die 100nF Keramikkondensatoren sind vorhanden, die 47µF jedoch 
nicht.

Ich benutze bei meiner Platine eine Massefläche. Der - Eingang liegt 
also nicht direkt am Shunt, sondern in der Nähe vom IC auf der 
Massefläche.


Naja der DC/DC Wandler, der mir die +-15 zur Verfügung stellt, wurde 
laut Datenblatt mit jeweils 1µF Tantal beschaltet an den Ausgängen, 
zusätzlich 100nF an den Versorgungsspannungen am INA.

Die 100nF liegen kürzer als 5mm am IC.


Okay ich muss also an mein Oszilloskop die DC-Kopplung auf AC-Kopplung 
stellen und dann die Abtastzeit aufspannen? Hoffentlich bekomme ich das 
noch mit meinem 8-Bit DSO bildlich sauber hin um überhaupt etwas zu 
erkennen... ich kann zwar auf 12bit umstellen, da geht mir aber was 
flöten...

[Dennis P. (devman)]

Nur mal so nebenbei,... meine Stromsenke arbeitet mit einem getakteten 
Mosfet. Die Stromsenke wiederum stellt einen Konstantstrom ein, der aus 
einem Schaltnetzteil (230V/12V) gespeist wird....

Kann es sein, dass das Schaltnetzteil in Verbindung mit der Stromsenke 
schon die Störspannungen in meine Schaltung einfließen lässt?

Vielleicht versuche ich mal ein Akku mit einem Widerstand als 
Stromspender.

Da wäre dann alles glatt

[Dennis P. (devman)]

Michael Lenz schrieb:
> Ganz grob:
> - kleiner Stromverbrauch der ICs (<100mA), kleine Stückzahlen
> (Prototypenbau) und große Genauigkeitsforderungen sind gute Gründe für
> Linearregler
> - großer Stromverbrauch der ICs (>1A) oder hohe Stückzahlen können
> Gründe für Schaltregler sein

Der Grund für die Wahl eines DC/DC Wandlers war, dass ich mit einem 
Bauteil und zwei Kondensatoren, eine +-15 Versorgung herstellen konnte. 
Und da ich noch andere zwecke mit dem INA erfüllen wollte, musste es 
unbedingt +-15V sein und nicht Single Supply wegen der "Input Common 
Mode Voltage" Bedingung.