Hey Leute, wird schwer euch das Problem genau zu erklären und euch die richtigen Daten zu geben, aber ich versuch es mal. Ich messe die Spannung eines Mikrofons mit unterschiedlichen Geräten. Da die Spannung sehr klein ist, nutze ich die LockIn Technik. Nun habe ich einen analogen und zwei digitale Lock-in amplifier (LIAs). Ich nenne im folgenden den analogen LIA einfach A und die digitalen LIAs B und C. Erwähnenswert ist noch, dass der ADC von B AD7690 mit Kopie der eval board Schaltung ist (also auch Impedanzwandler dabei) und C schon einen fertig integrierter ADC in der Messhardware hat. Der verwendete Algorithmus von B und C ist bis auf die sampling Art identisch. B nutzt SPI um die analogen Werte zu samplen und C ist wie gesagt schon integriert und bietet einen direkten Knoten zum Analog In Port. Das SPI wurde mit Hilfe eines Funktionsgenerators getestet und als funktionierend befunden :) Eingangswiderstände A= 10 MOhm B= 1 MOhm C= 1 GOhm Leider weiß ich den Quellenwiderstand nicht, der vom Mikrofon ist ca 200Ohm aber es ist noch eine Verstärkerschaltung nachgeschaltet, werde noch versuchen diesen vom Ersteller der Schaltung zu erfahren. Nun zum Problem: Messe ich zuerst nur mit A und dann nur mit B habe ich eine Differenz von etwa 23%, welche bei unterschiedlichen Messwerten konstant bleibt. Messe ich parallel fällt die Spannung bei A um 21%, der von B um 0,2%, wonach die Messwerte nur noch um ca. 2% differieren. Dass die Spannung fällt, finde ich logisch, weil mehr Strom aus der Quelle kommt und somit mehr Spannung am Quellenwiderstand abfällt. Kann sich einer von euch erklären weshalb die gemessene Spannung sich angleicht und nur die von A so stark fällt? Mache ich dasselbe mit A und C, fällt zwar bei Parallelmessung auch die Spannung, aber nur leicht (um 0,3%) und in etwa bei beiden gleich eher mehr bei C. Hierbei muss man sagen, dass die Einzelmessungen von A und C sehr ähnliche Ergebnisse (Abweichung <1%) liefern. Ändere ich den Eingangswiderstand B von 1MOhm auf 1kOhm fallen nun sowohl bei A (36%) als auch B (12%) die Spannungswerte bei Parallelmessung in Bezug auf deren Einzelmessungen. Der gemessene Wert bei der Parallelmessung unterscheidet sich allerdings wieder nur um 2% zw. A und B. Bin also sehr ratlos, warum die Werte sich in der Einzelmessung stark unterscheiden, aber wenn man parallel misst kaum, zwischen A und B. Gruß Slev1n
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Stefan W. schrieb: > Leider weiß ich den Quellenwiderstand nicht Wenn die Ausgangsspannung bei Belastung mit 1MOhm um 23% einbricht, spricht das für einen Quellenwiderstand von 300kOhm. Ist zwar ziemlich hoch für einen Verstärkerausgang, aber all deine Messergebnisse bis zur Parallelschaltung von A und C würden dazu passen (Abweichungen im <1%-Bereich nehme ich mal nicht zu ernst). Was überhaupt nicht dazu passt sind die Messergebnisse mit 1kOhm Belastung. Stefan W. schrieb: > Bin also sehr ratlos, warum die Werte sich in der Einzelmessung stark > unterscheiden, aber wenn man parallel misst kaum, zwischen A und B. Wenn nur A dranhängt, wird der Messwert kaum runtergeteilt (Teiler aus 300kOhm zu 10MOhm). Wenn nur B dranhängt, wird der Messwert durch die Belastung (Teiler 300kOhm zu 1MOhm) um 23% runtergeteilt Wenn A und B parallel hängen wird der Messwert durch die annähernd gleiche Belastung (Teiler 300kOhm zu [1MOhm || 10MOhm]) ebenfalls um 23% runtergeteilt
Hey Achim, vielen Dank für deine Hilfe. Wenn ich dich somit richtig verstehe, würde ich gleiche Messwerte zwischen A und B bekommen, wenn ich die Impedanz anpasse, damit ich den selben Spannungsteiler mit Ri der Quelle bekomme. Dass sich bei der Messung von A und C nicht viel ändert, liegt wohl daran, dass sie annähernd gleiche Spannungsteiler mit Ri bilden?! Gruß Stefan
Angenommen deine Quelle hätte wirklich einen Innenwiderstand von 300kOhm. Dann bekommst du mit den drei Messgeräten folgende Fehler durch die Spannungsteilung: A: Teiler 10M/(10M+300k) -> -2,9% B: Teiler 1M/(1M+300k) -> -23% C: Teiler 1G/(1G+30k) -> -0,029% Und wenn zwei Messgeräte parallel an der Quelle hängen, dann wirkt halt der parallele Eingangswiderstand für den Teiler.
Ok, deine Erklärung macht Sinn, aber 300kOhm find ich auch seltsam hoch dafür, dass wir sehr kleine Signale messen wollen. Ich hab jetzt noch einen SFR560 Verstärker gefunden, ich werde das Signal mal da durchschleußen. Bei dem weiß ich nämlich, dass er ne Ausgangsimpedanz von 50Ohm hat. Erwähnenswert is wohl auch, dass der ADC von Gerät B differentiell misst, aber unser Signal single ended ist. Gerät A und C messen single ended. Kann ich bei A aber noch anpassen um zu sehen ob es daran liegt. Im Anhang habe ich mal die komplette ADC Schaltung angehängt. Vll fällt euch noch was auf. Die Auswirkung des Tiefpassfilters auf das Signal wurden schon über einen Korrekturfaktor ermittelt und sollten nicht das Problem darstellen.
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Stefan W. schrieb: > Im Anhang habe ich mal die komplette ADC Schaltung angehängt Ich verstehs nicht ganz. Entspricht diese "komplette ADC-Schaltung" jetzt einer der drei obenen genannten Lock-Ins? (bzw. deren Eingangsstufe). In der gezeigten Schaltung liegt die Belastung des Mikros ja wohl bei 10kOhm (durch R21 und R23). Wenn R5 bestückt sein sollte, wird der Eingangswiderstand noch entsprechend kleiner.
Die Schaltung ist von Messgerät B. Da C eine integrierte Schaltung hat, deren Bauplan ich nicht kenne und A ein anloges Messgerät ist. Aber viel interessanter ist, dass ich jetzt wenn ich das Signal vom Mikrofon in den SFR560 gehen lasse und dann mit A und B einzeln messe. B 2% über dem Wert von A liegt (vorher war es 23%weniger) außerdem hat R5 der Eingangswiderstand nun einen Wert von 10MOhm. Als ich davor den 10MOhm Widerstand statt dem 1MOhm Wid. eingebaut hab und ohne SFR560 gemessen hab, war der Wert von B 10% unter dem von A.
Stefan W. schrieb: > außerdem hat R5 > der Eingangswiderstand nun einen Wert von 10MOhm. R5 ist nicht der Eingangswiderstand deiner Schaltung! Er ist zwar der DC-Eingangswiderstand, aber bei der Frequenz, die dich interessiert, wird der Eingangswiderstand von R21 und R23 festgelegt (und ist mit 10kOhm viel niederohmiger als R5).
Ok, das verstehe ich soweit. Jetzt habe ich die beiden Widerstände R21 und R23 jeweils mit 1MOhm ausgetauscht. Wenn ich nicht den SFR560 zwischenschalte habe ich noch ähnliche Abweichungen zwischen A und B (B um 16% kleiner). Schalte ich ihn aber dazwischen habe ich jetzt fast identische Messwerte. Ich bin kein Experte auf dem Gebiet, aber kann es sein, dass der Impedanzwandler des SFR560 so viel "besser" ist als der auf meiner Platine? Oder woran kann es liegen, dass es nur mit dem Verstärker geht? Btw. Der SFR560 ist auf AC Mode eingestellt, hat eine Verstärung von 1 und kein Filter ist eingestellt. Des Weiteren wurde R5 wieder entfernt.
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Achim S. schrieb: > Und wenn zwei Messgeräte parallel an der Quelle hängen, dann wirkt halt > der parallele Eingangswiderstand für den Teiler. Das ist ein Problem, das ich bei meinem Agilent Multimeter habe. Je nach Meßart hat es entweder 5MOhm oder 10MOhm Eingangswiderstand. Für normale Messungen wirkt sich das zwar kaum aus; wenn man einen Hochspannungstastkopf anschliessen will, aber schon.
Stefan W. schrieb: > Ich bin kein Experte auf dem Gebiet, aber kann es sein, dass der > Impedanzwandler des SFR560 so viel "besser" ist als der auf meiner > Platine? Na ja, die Leute bei Stanford Research leben davon, dass sie Elektronik bauen und verkaufen. Vorverstärker kriegen die wahrscheinlich besser hin, als ich es könnte. Ob jetzt wirklich die Eingangsimpedanz des SR560 den wesentlichen Unterschied zu deiner Schaltung macht, oder ob noch woanders was faul ist, weiß ich nicht. Verrate uns halt mal, was für ein Micro vorne dran hängt, wie es verschalten ist und auf welcher Frequenz dein Lockin läuft.
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