Hallo, ich wundere mich gerade über meinen Aufbau: Gemessen wird das Signal einer Photodiode mit integriertem Transimpedanzverstärker (OPT101). Dieses signal TP filtere ich auf 3.2kHz und wandle es dann mit einem 24Bit sigma-delta ADC, der mit 2MHz sampled und auf 500Hz downsampled. Wenn ich das Signal nun bei niedriger Amplitude (also abgedunkelte umgebung) betrachte, finde ich, dass auf dem lichtabhängigen signal-level eine ziemlich saubere sinusschwingung (im Bild nur gestört durch die veränderung der Lichtverhältnisse durch meine Bewegung bei der messung) aufliegt mit ca. 0.07Hz (14s periodendauer). - Was kann das sein? sehr langsames 1/f rauschen? (y-skala ist mV, d.H. ppAmplitude ist ca. 1mV) / Wo könnten andere Ursprünge liegen? - Wenn das "normal" ist, könnte ich ja grundsätzlich einen Hochpass integrieren. Das Problem ist, dass es sich sozusagen um eine DC messung handelt, d.h. es sind durchaus nutzsignale in diesem Bereich zu messen! Wenn es z.B. ein Groundloop ist (kann das sein?) dann würde ich lieber Ursachen, statt Symptome bekämpfen!?
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Netzsinus + Aliasing, alternativ PWM + Aliasing? Oder kannst du das ausschließen? Probiers mal in einer dunklen Schachtel, mit batteiebetriebener Taschenlampe (ohne PWM!).
Gästchen schrieb: > Netzsinus + Aliasing, alternativ PWM + Aliasing? > Oder kannst du das ausschließen? > > Probiers mal in einer dunklen Schachtel, mit batteiebetriebener > Taschenlampe (ohne PWM!). Die LEDs werden per stromregler kontinuierlich (nicht pwm) betrieben, sind in der messung aber ohnehin aus - das oben ist eine "dunkelstrom"(/Hintergrundlicht)-Messung! Sichtbar allerdings auch, wenn mit LEDs betrieben. Netzspannung ist auszuschließen, weil alles über LDOs an eine LI-Batterie läuft.
Rauschen sieht anders aus. Eine so niedrige Frequenz ist vermutlich eine Art Schwebung durch das zusammenspiel von 2 höheren Frequenzen. Das könnte etwa die Abtastrate des ADs und ein Radiosignal oder ggf. die HF Frequenz einer ESL sein. Bei LDOs besteht ggf. die Gefahr das da was schwingt, wenn die Kondensatoren am Ausgang nicht ganz passen - die Amplitude kann ggf. recht klein sein. Ein test wäre ggf. zu sehen of sich die Frequenz mit der des ADCs ändert (kurz warm machen). Kommte das Signal nur vom Photoempfänger oder ggf. auch schon so von ADC ?
Der ADC hat die möglichkeit intern die eingänge auf GND zu ziehen und eingangsrauschen und versorgungsspannung zu messen. das werde ich gleich mal machen und hier berichten. Ich glaube allerdings nicht, dass beides zutreffen wird, habe solche messungen schon gemacht und damals ist mir nichts derartiges aufgefallen! Edit: Also die Messung der Stabilität von a) Versorgungsspannung b) Differenzverstärker/ADC Rauschen / Stabilität (Eingänge short auf GND) hat nur wieder gezeigt, dass das "drumherum" stimmt: - Eingangsrauschen ~3µVpp (ja, tatsächlich - dafür ist er auch ausgelegt) - Versorgungsspannungsrauschen im bereich von 50µVpp - beide ohne das niedrigfrequente signal. Es muss also vom Photodiodenzweig kommen. nun bleibt mir nur noch die versorgungsspannung der photodiode (das ist nämlich eine andere) zu messen, allerdings wird die ähnlich präzise versorgt wie der Rest, ich glaube also nicht dran. Ich bin etwas ratlos...!
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Vorallem: Das signal ist ein so unglaublich sauberer sinus! Wäre ja toll, wenn ich einen niederfrequenten signalgenerator mit 1mV amplitude und rauschen im 10µV bereich bräuchte...
Alex V. schrieb: > Netzspannung ist auszuschließen, weil alles über LDOs an > eine LI-Batterie läuft. Das bedeutet, dass Du in einem vollgeschirmeten Raum experimentierst? Oder alternativ weitab der Zivilisation arbeitest?
Possetitjel schrieb: > Alex V. schrieb: > >> Netzspannung ist auszuschließen, weil alles über LDOs an >> eine LI-Batterie läuft. > > Das bedeutet, dass Du in einem vollgeschirmeten Raum > experimentierst? Oder alternativ weitab der Zivilisation > arbeitest? Ich muss da zustimmen. Das können elektrische oder magnetische Felder sein, die dir da einkoppeln. Typischerweise vom Stromnetz, von Lampen, oder anderen Geräten. Ich hatte schon den lokalen Radiosender drin (beim EMV-Testen die Tür offen gelassen) oder die Lupenlampe vom Tischnachbarn. 1mV hat man schnell zusammen! Variiere doch mal die Abtastrate, so dass man sieht, ob sich die Frequenz der Störung verschiebt. Tut sie das, ist es schon mal Aliasing. Und dann dreh die Abtastrate mal so hoch, dass du siehst, welche Frequenz das WIRKLICH ist. 1mV könnte man aber schon mal fast mit einem Oszilloskop messen. Zumindest in einer FFT müsste man es sehen!
Possetitjel schrieb: > Das bedeutet, dass Du in einem vollgeschirmeten Raum > experimentierst? Oder alternativ weitab der Zivilisation > arbeitest? So war das nicht gemeint! du hast recht, netzspannung ist nicht per se auszuschließen, gemeint war, dass die nicht leitend eingekoppelt werden kann, weil datenübertragung wireless geschieht und per akku betrieben wird. Ich habe euren verdacht auch nachgeprüft und kann ihn bestätigen: Wenn ich das USB-Ladekabel anschließe während dem Betrieb, bekomme ich eine größere Amplitude dieses Signals. Mit Kabel 1-2mV, ohne bis runter zu 50µV. Die Ursache ist also - mal wieder -netzbrummen, wahrscheinlich eingekoppelt in die verbindungskabel der photodioden... Auf einem alten aufbau ist die photodiode direkt auf der platine aufglötet (also keine kabel), dort zeigt sich das signal immernoch, allerdings noch kleiner. Jetzt versuche ich zu verstehen, wie ich das weiter dämpfen kann: - Abgeschirmte kabel/gehäuse ist klar. Da das Photodiodensignal differenziell gegen GND verstärkt wird (Differenzverstärker im ADC), ist es ja nur wahrscheinlich, dass das Signal über die masse eingekoppelt wird. Mehr als gut schirmen und kurze kabel kann man bei so einem aufbau dann wohl nicht (wie gesagt: wireless + akkubetrieb)?
Die Netzfrequenz wird ggf. auch magentisch eingekoppelt. Da hilft dann verdrillen beim Kabel mehr als eine normale Abschirmung.
Ich denke auch, dass so eine sauberer Sinus niemals von der Netzspannung, deren Oberwellen oder einem Alias davon kommen kann. Hast du die Möglichkeit, dir das Signal rein analog mit einem ausreichend empfindlichen Oszi oder Oszi + Vorverstärker anzusehen? Ich tippe ja auch auf einen Alias. Aber vielleicht spielt ja deine Digitaltechnik bzw. deren Algorithmen verrückt, oder der ADC? Erst mal kontrollieren, ob das schon im Analogsignal steckt oder sich erst später einschleicht.
Uwe B. schrieb: > Hast du die Möglichkeit, dir das Signal rein analog mit einem > ausreichend empfindlichen Oszi oder Oszi + Vorverstärker anzusehen? Ich > tippe ja auch auf einen Alias. Aber vielleicht spielt ja deine > Digitaltechnik bzw. deren Algorithmen verrückt, oder der ADC? Das Agilent DSO-X2014A das wir hier (mit den vorhandenen Tastköpfen) haben ist leider viel zu verrauscht in dem Bereich da unten. Eventuell kann ich mir das mit einer LabView Karte mal anschauen. Werde ich tun! Mein Verdacht ist auch ein Alias irgendwelcher Art, wohl aber schon zusammenhängend mit Netzbrummen (wie gesagt, mit eingestecktem USB Ladekabel verzehnfacht sich die Amplitude) allerdings ist mir unerklärlich woher der kommen soll: Der Sigma Delta ADC sampled mit 2.048MHz und (down-)sampled dann mit einem digital decimation filter auf (einstellbare) 500Hz. Der RC Tiefpass vor dem Eingang hat 3.2kHz und liegt damit in der Größenordnung der application note. Die signale, die ich nun sample sind ja allesamt niederfrequent! Und wie gesagt: Auf den anderen Eingängen sind diese "Aliase" nicht zu sehen, auf dem µC werden aber alle Eingänge gleich verarbeitet...
Alex V. schrieb: > Lichtverhältnisse Was sind das für Lichtverhältnisse? Hat da z.B. eine Leuchtstoffröhre einen langsamen Drall? Der 11-Jahre-Zyklus der Sonne kommt wohl nicht in Betracht? ;-)
Agathe Bauer!!! schrieb: > Was sind das für Lichtverhältnisse? Hat da z.B. eine Leuchtstoffröhre > einen langsamen Drall? habe ich auch schon gedacht z.B: an eine schwebung durch differenzverstärkung eingekoppelter 50Hz Anteile über die GND plane und (optisch) gemessener Leuchtstoffröhrensignale... However: Mit komplett dunkel eingeschlossener photodiode immernoch da..
Alex V. schrieb: > However: Mit komplett dunkel eingeschlossener photodiode immernoch da.. Wie dunkel? Nur eine Schachtel drüber gestellt? Oder in 2-3 Schachteln versteckt?
Michael K. schrieb: > Wie dunkel? Nur eine Schachtel drüber gestellt? Oder in 2-3 Schachteln > versteckt? mehrmals mit isolierband komplett umwickelt. ich teste es noch mal richtig, halte es aber für unwahrscheinlich, weil ich das ganze gestern in einem abgedunkelten testraum auch gemessen habe...
Alex V. schrieb: > - Was kann das sein? Das Scope selbst. Ich habe beim Tek schon die HF der CCFL vom Bildschirm in der zu untersuchenden Schaltung wiedergefunden. Der Scan des TFT-schirms kommt auch in Frage. Einige der alten Scopes mit CRT hatten deshalb Drahtnetze vor der Frontscheibe, damit dort keine HF aus der Ablenkung entfleucht.
Hp M. schrieb: > Alex V. schrieb: >> - Was kann das sein? > > Das Scope selbst. die gemessene schwingung wird aber ja bei mir nicht mit dem scope (da ist das hier zu verrauscht), sondern mit dem 24Bit ADC aus meiner Schaltung erfasst.
Alex V. schrieb: > 0.07Hz (14s periodendauer) Verändere mal zum Test die Größe der Abbockkondensatoren. Evtl. schwingt der Regler oder die Zuleitung wirkt als Antenne?
Nur kurz die Rückmeldung, dass das hier nicht vergessen ist: Ich mache in den nächsten Tagen Messungen und melde mich dann zurück!
Nun also: Es hat sich gezeigt, dass die langsamen Oszillationen tatsächlich ein gemessenes Signal der Photodiode waren! Diese ist offensichtlich in Verbindung mit dem 23Bit ADC so genau, dass sie auch durch mehrere Plastik und Pappschachteln jeweils abgedichtet und umwickelt mit schwarzem Panzerband etc. hindurch noch ein langsames optisches Störsignal gemessen hat. Da das Gerät drahtlos funktioniert konnte ich es sukkzessive weiter einpacken - immer mit nichtmetallischem (/abschirmendem) Material - und das Störsignal wurde schwächer und schwächer, bis nicht mehr zu sehen im µV Rauschen. Woher das Signal nun kommt: Höchstwahrscheinlich aus den Lichtquellen im Büro hier, vornehmlilch Leuchtstoffröhren, allerdings auch (ich habs Probiert) von so etwas wie einer beleuchteten Lötlupe (LEDs). In irgendeiner Form scheint das Licht dieser Lampen einer langsamen (0.7 Hz) Modulation zu unterliegen, die in der Wechselspannung hier begründet liegt. Das könnte dann auch erklären, warum das Signal größer wurde, wenn das Gerät hier zum Laden über USB auf Masse gezogen wird.
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