Hallo zusammen, ich versuche einen Teilentladungs-Impuls, welcher mit einem Vierpol gemessen wird, zu verlängern, um dieses dann über einen AD-Wandler am PC weiterverarbeiten zu können. Es soll also ein TE-Messgerät gebaut werden. Hierfür soll vorerst das Signal vom ns-Bereich in den us-Bereich verlängert werden. Im Anhang habe ich Oszi-Aufnahmen des Ausgangssignals und Zielsignals beigefügt. Das Zielsignal wurde am Ausgang eines profesionellen TE-Messgeräts gemessen. Für die Verlängerung möchte ich mehrere RC-Glieder verwenden und die Signale mit OPVs immer wieder verstärken. Eine Schaltung mit einem TE555 ist für die Anwendung nicht sinnvoll, da die Amplitude der Impulse erhalten bleiben muss. Die Schaltung habe ich in LTSpice aufgebaut, komme aber nicht wirklich weiter. Ich gebe das mit einem Oszi gemessene Signal als Spannungsquelle an die Schaltung weiter (Signal v0). Mit einem Subtrahierer kompensiere ich den Offset. Ein Offset-Abgleich über einen 741 OPV hat nicht geklappt, da die Bandbreite der OPVs zu gering ist. Anschließend folgen mehrere RC-Glieder (Tiefpass) und dazwischen OPVs um das verlängerte Signal wieder zu verstärken. Ab einem gewissen Punkt verlängert sich das Signal allerdings nicht mehr (Länge des ersten Impulses bei v6 ist ca. 1,3 us). Ich habe die Zeitkonstanten der RC-Glieder variiert, konnte allerdings keine Besserung feststellen. Außerdem werden leichte Schwingungen nach dem eigentlichen Impuls durch die OPVs deutlich verstärkt (siehe Signal v9). Diese habe ich versucht durch einen RC-Bandpass anstatt eines RC-Tiefpass zu filtern. Das Filtern hat funktioniert, allerdings wurde dadurch auch der Impuls verkürzt, hat für meine Anwendung also keine besserung gebracht. Ich verwende diesen OPV: https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD8038_8039.pdf Hat jemand von euch vielleicht Tipps wie ich die Schaltung verbessern kann? Wie könnte ich die Zeitkonstante des RC-Tiefpasses noch verändern, um die Impulse weiter zu verlängern? Und wie könnte ich durch die nach der Verlängerung folgende Verstärkung trotzdem die Schwingungen nach den Impulsen niedrig halten? Vielen Dank für eure Hilfe! Sophia
Angehängte Dateien:
-
Ausgangsimpuls.PNG
39 KB -
Ausgangsimpuls_zoom.PNG
35 KB -
Zielimpuls.PNG
36 KB -
Schaltung_LTSpice.JPG
170 KB -
Signal_v0.JPG
150 KB -
Signal_v6.JPG
180 KB -
Signal_v9.JPG
160 KB
Diskussion wird zielführender wenn die LTspice Daten mit eingestellt werden :-)
Sophia G. schrieb: > um dieses dann über einen AD-Wandler am PC > weiterverarbeiten zu können. Welchen Parameter des Signals soll denn der ADC messen? Die Amplitude kanns ja nicht sein, die geht ja durch die Umformung völlig verloren.
Danke für die schnellen Antworten! Carlo schrieb: > Diskussion wird zielführender wenn die LTspice Daten mit eingestellt > werden :-) Hier sind das LTSpice Modell und das Eingangssignal. Peter D. schrieb: > Welchen Parameter des Signals soll denn der ADC messen? > Die Amplitude kanns ja nicht sein, die geht ja durch die Umformung > völlig verloren. Es geht um die Spannungs-Zeit-Fläche, also auch um die Amplitude. Die Spannungs-Zeit-Fläche bleibt ja trotz Impulsverlängerung gleich. Die Veränderung durch die lineare Verstärkung kann ich am PC wieder "rausrechnen".
Sophia G. schrieb: > Es geht um die Spannungs-Zeit-Fläche Dürfte schwer werden, dem Puls folgen ja sehr starke Reflexionen (gedämpfte Schwingung).
Hallo Sophia, veilleicht hilft es dir weiter, wenn du nach "Sample-and-Hold" Schaltungen suchst. MfG, Horst
Deine Schaltung wird so im richtigen Leben nie funktionieren. Der Verstaerker hat fuer DC eine Gesammtverstaerkung von rund 21000 fach. Der AD8038 hat eine Offsetspannung von 3mV. Das ergibt am Ausgang der letzten Stufe Vollausschlag.
Wenn es "nur" darum geht, einen postiven Impuls, welcher relativ viel Leistung hat, zu verlängern, kannst du parallel zu deinem 500 Ohm Widerstand eine Schottky-Diode hängen. Durch die lädt der positive Puls nach der steigenden Flanke den Kondensator schnell auf. Wenn du statt 500 Ohm nun 100 kOhm oder gar keinen Widerstand verbaust, entläd sich diese Spannung aber entsprechend langsam.
Angehängte Dateien:
-
Schottky_v1.JPG
140 KB
Vielen Dank für die ganzen Antworten! HST schrieb: > veilleicht hilft es dir weiter, wenn du nach "Sample-and-Hold" > Schaltungen suchst. Habe ich mir mal angeschaut, die Schaltungen haben aber soweit ich das gesehen habe die Impulse nicht verlängert sondern nur beim Abtasten geholfen. Helmut L. schrieb: > Der AD8038 hat eine Offsetspannung von 3mV. Das ergibt am Ausgang der > letzten Stufe Vollausschlag. Das stimmt. Ich werde nach einem anderen OPV suchen, der eine geringere Offsetspannung hat. Christian W. schrieb: > Wenn es "nur" darum geht, einen postiven Impuls, welcher relativ viel > Leistung hat, zu verlängern, kannst du parallel zu deinem 500 Ohm > Widerstand eine Schottky-Diode hängen. Das habe ich direkt ausprobiert und die Impulse wurden deutlich länger (bis zu ca. 80 us)! Ich habe den 500 Ohm Widerstand ganz raus und stattdessen eine Schottky Diode eingebaut. Den 4,7 nF Kondensator habe ich auf 1 pF verringert, damit er sich schneller entlädt. Allerdings sehen die dabei entstehenden Amplituden der Impulse nicht mehr passend aus (siehe Anhang). Sollten die Amplituden von v1 nicht in etwa der Höhe der Amplituden von v0 entsprechen?
Angehängte Dateien:
-
LTC6752.jpg
540 KB
Ich hab jetzt nicht den ganzen Thread gelesen aber vielleicht bringt dich diese Schaltung weiter.In der PDF-Datei ist die Schaltung auf Seite 23 beschrieben. Muss mit Sicherheit fuer deine Anwendung modifiziert werden. Ich hab die Schaltung mal selbst simuliert (siehe Anhang) und sie tut was sie soll: z.B. 5 ns-Impuls zu 100ns verlaengern.
Sophia G. schrieb: > Es geht um die Spannungs-Zeit-Fläche, also auch um die Amplitude. Die > Spannungs-Zeit-Fläche bleibt ja trotz Impulsverlängerung gleich. kann man diesen Satz noch etwas mehr präzisieren ...?! :-) Die Amplitude .... ?! https://www.analog.com/en/technical-articles/ltc6244-high-speed-peak-detector.html
>... verlängerung mit ...-Glied Sophia G. schrieb: > ich versuche einen Teilentladungs-Impuls... zu verlängern... > ... ein TE-Messgerät in weitestem Sinne also etwas Medizinisches?
Sophia G. schrieb: > Hierfür soll vorerst das Signal vom ns-Bereich in den us-Bereich > verlängert werden. Statt der Offset-Stufe am Eingang würde ich zunächst aktiv gleichrichten*, dann ein zweistufiges RC-Filter nachschalten (mit unterschiedlichen Zeitkonstanten, deutlich kleiner als deine) und am Ausgang schließlich eine Verstärkerstufe (wahrscheinlich reicht eine Verstärkung <100) nebst Offset-Korrektur nach Bedarf. *Zum schnellen Simulieren einfach das negative Vorzeichen aus dem PWL-Signal nehmen.
Angehängte Dateien:
-
Impulsverlaengerung.png
8,4 KB
Inzwischen habe ich meinen Vorschlag simuliert, wobei für eine schnelle Reaktion nur das erste RC-Filter eine kleinere Zeitkonstante hat (220 Ohm/1 nF). Das zweite habe ich für eine sauberes Ausgangssignal etwa gleich gelassen (470 Ohm/4,7 nF). Im Anhang das Simulations-Ergebnis. V(rect) ist das aktiv gleichgerichtete Mess-Signal, V(1) das 2-fach verstärkte Signal nach dem ersten RC-Filter und V(out) das 10-fach verstärkte Signal nach dem zweiten RC-Filter (ohne Kompensation der Offset-Spannung, die durch das Rauschen des Mess-Signals bedingt ist). Natürlich gibt es eine Menge Parameter, die man noch nach Bedarf anpassen kann. Im einfachsten Fall reicht sogar ein einstufiges RC-Filter.
Peter D. schrieb: > Sophia G. schrieb: >> Es geht um die Spannungs-Zeit-Fläche > > Dürfte schwer werden, dem Puls folgen ja sehr starke Reflexionen > (gedämpfte Schwingung). Dann muss aber bei Verlängerung des Impulses zwingend die Amplitude kleiner werden. Sonst wird die Fläche ja immer größer, je länger man den Impuls macht. Aktiv gleichrichten "klappt" aber auch die negativen Impulsanteile nach oben. Wie man beim Bild oben https://www.mikrocontroller.net/attachment/495467/Ausgangsimpuls_zoom.PNG sieht, soll ja wohl nur der Teil des Impulses betrachtet, welcher innerhalb delta_T (431ns hier) liegt, was wohl ca 2.3Mhz entsprächen(das nur nebenbei). Hier würde ich nen trigger auf 250mV setzen und (evtl. beim nächsten Impuls dann, kommt ja alle 100µs repetierend), mit 40Mhz 1µs lang sampeln. https://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/multichannel-a-d-converters.html Da würde ich (wahrscheinlich) garnicht mitm RC-Glied "rummachen". LG, Äxl
Axel R. schrieb: > Wie man beim Bild oben > https://www.mikrocontroller.net/attachment/495467/Ausgangsimpuls_zoom.PNG > sieht, soll ja wohl nur der Teil des Impulses betrachtet, welcher > innerhalb delta_T (431ns hier) liegt, was wohl ca 2.3Mhz entsprächen(das > nur nebenbei). Oops, das habe ich übersehen. Dann wird die Angelegenheit doch einiges aufwendiger.
Vielen Dank für die ganzen Antworten! Ein paar Sachen musste ich schon ausschließen, aber es hilft mir trotzdem alles weiter. Eberhard H. schrieb: > Inzwischen habe ich meinen Vorschlag simuliert Danke für den Vorschlag und deine Simulation! Das Ergebnis sieht sehr gut aus. Ich wollte die Schaltung nach deinen Anweisungen gerade selber aufbauen. Wie genau richtest du das Signal denn gleich? Ich habe eine Dioden Schaltung benutzt und diese funktioniert nur so lange bis ich das RC-Filter anschließe. Axel R. schrieb: > soll ja wohl nur der Teil des Impulses betrachtet, welcher > innerhalb delta_T (431ns hier) liegt Das Bild sollte vor allem den Signalverlauf genauer zeigen und die Größenordnung des Signals zeigen. Die Schaltung ist schon so gedacht, dass das gesamte Signal verlängert wird, obwohl die interessanten Informationen natürlich nur im ersten ~400 ns-Bereich liegen.
Sophia G. schrieb: > Das habe ich direkt ausprobiert und die Impulse wurden deutlich länger > (bis zu ca. 80 us)! Ich habe den 500 Ohm Widerstand ganz raus und > stattdessen eine Schottky Diode eingebaut. Den 4,7 nF Kondensator habe > ich auf 1 pF verringert, damit er sich schneller entlädt. Allerdings > sehen die dabei entstehenden Amplituden der Impulse nicht mehr passend > aus (siehe Anhang). Sollten die Amplituden von v1 nicht in etwa der Höhe > der Amplituden von v0 entsprechen? Eigentlich sollte die Amplitude von v1 fast genau mit v0 übereinstimmen. Allerdings musst du ein paar Dinge beachten: - Operationsverstärker mögen evtl keine direkt angeschlossenen Kapazitäten am Ausgang. Der vor dir verwendete AD8038 erlaubt laut Datenblatt 20 pF. Durch die Diode könnte aber auch mehr gehen. Evtl auch nen 10 ... 100 Ohm in Reihe zur Diode - 1 pF kannst du dir gleich sparen, das ist ja quasi nichts. Die Idee ist ja einen relativ großen Kondensator zu laden, um die Spannung länger halten zu können - Du brauchst eine richtig schnelle Diode, wenn du Eingangssignale im ns Bereich hast! - Den Spannungsabfall über die Diode könntest du vernachlässigen, wenn der Kondensator schnell genug geladen ist. Dann fliest nämlich kaum noch Strom durch die Diode und dementsprechend fällt weniger Spannung ab Du kannst dir auch die Frage stellen, ob du wirklich jeden einzelnen Impuls verarbeiten willst/musst oder ob am Ende vllt sogar ein DC Signal passend wäre? D.h. im Idealfall machst du eine Gleichrichtung und Pufferung und kannst anhand der Amplitude der entstehenden DC-Spannung auf die Pulslänge (bei immer gleicher Pulsbreite) oder auf die Pulsbreite (bei immer gleicher Pulslänge) schließen. Quasi wie wenn man ein PWM-Signal glätten würde
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschalten
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.