Maxim MAX903 Ausgang oszilliert

[Philip H. (philip_h120)]

Guten Tag verehrte Forenmitglieder

Ich habe ein Problem mit dem MAX903 Komparator von Maxim in der DIP 
ausführung. Um das Problem in den KOntext zu setzen:
Ich habe vor mit dem Komparator, einem DAC und einer Monostabilen 
Kippstufe einen Diskriminator zum Verarbeiten eines 
Szintillations-Detektor-Signals aufzubauen. HIerbei ist mir wichtig, 
dass ich über den Komparator eine Schwellenspannung frei einstellen 
kann, aber der Das Signal vom Detektor weitergegeben wird oder halt 
nicht. Die Sigbnale bewegen sich dabei im Bereich von 10-100ns weshalb 
ich auch einen Komparator mit geringer Ansprechzeit benötige.

Hierfür habe ich den MAX903, wie im Datenblatt beschrieben, 
angeschlossen. Der Spannungsversorgung von +5V habe ich einen 100nF 
Kondensator hinzugefügt. Auf dem einen Imput lege ich die 
Schwellenspannung auf dem anderen das Signal des Photomultipliers (PMTs) 
des Detektors. Die Grundlegende Funktion ist gegeben, wie in 
tek00002.png zu sehen ist. Hierbei wurde nicht das Signal vom PMT (gelb) 
direkt auf den KOmparator gegeben sondern vom einem NIM-Diskriminator 
(blau). Das NIM-Signal wurde mit 75 Ohm abgeschlossen. Das lila Signal 
ist das Ausgangssignal des Komparators mit einem Abschluss vom 1 MOhm.

Wie bereits erwähnt ist

$$V_{DD}=V_{CC}=+5V$$

 und

$$V_{EE}=-5V$$

Ich habe bereits mit verschiedenen Abschlusswiderständen und 
Decoupling-Kondensatoren gearbeitet, jedoch tritt immer folgendes 
Problem ausf:

Sobald die Schwellenspannung unter 400mV geht, beginnt der Ausgang des 
KOmparators zu "oszillieren", wie in tek00003.png zu sehen ist. Die 
kritische Grenze liegt je nach aufbau (Abschlusswiderstände, 
KOnsdensatoren, Versorgungsspannung) leicht unterschiedlich, aber der 
Effekt tritt immer auf.

Hat hier jemand eine Idee, wie ich das Problemn lösen kann? Ich bin für 
alle Tipps und Gedankenstützen dankbar.

mfg Philip

[H. H. (Gast)]

Schaltplan und Layout?

[Hauspapa (Gast)]

Im Datenblatt steht:

As with all high-speed comparators, the high gain-band- width product of 
the MAX900–MAX903 can create oscil- lation problems when the input 
traverses the linear region. For clean output switching without 
oscillation or steps in the output waveform, the input must meet mini- 
mum slew-rate requirements.

Wenigstens ein bisschen Mitkopplung (Hysterese) wirst du ihm wohl 
genehmigen müssen.

Zu deinen Messungen:
Kein Bild von Aufbau, kein Schema, keine Aussage was welche Sonde misst.

Was erwartest du da für Antworten?

Viel Erfolg
Hauspapa

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Philip H. schrieb:
> Der Spannungsversorgung von +5V habe ich einen 100nF Kondensator
> hinzugefügt.
Einen, in Zahlen '1'? Das Datenblatt verlangt mindestens 2...

Und die gehören nicht nur an die 5V, sondern wie im Datenblatt 
beschrieben auf kürzestem Weg zwischen Vcc und Vee sowie zwischen Vdd 
und GND:

Applications Information
Circuit Layout
...
A printed circuit board with a good, low-inductance ground plane is mandatory.
All decoupling capacitors (the small 100nF ceramic type is a good choice) should
be mounted as close as possible to the power-supply pins.
...
Separate decoupling capacitors for analog VCC and for
digital VDD are also recommended.
---
Short lead lengths on the inputs and outputs are essential to avoid unwanted 
parasitic feedback around the comparators.

[Philip H. (philip_h120)]

Hallo nochmal und vielen Dank für eure Antworten. Im Anhang hbe ich 
jetzt den Schaltplan und ein Bild vom Aufbau angehangen. In der Skizze 
habe ich mit (?) makierten Abschlusswiderstände hoffentlich richtig 
eingezeichnet. Diese stimmen nicht perfekt mit den oben gegebenen Infos 
überein da ich diese zum testen unterschiedlich dimensioniert habe. Ich 
habe für die Schwellenspannung noch einen Tiefpass vorgeschaltet um 
Noise zu verringern.

@Hauspapa ich bin noch recht neu in der Thematik deshalb entschuldige 
bitte lückenhafte Texte. Danke für das erwähnen der fehlenden 
Informationen, ich versuche diese so nachzureichen.
Was meinst du mit Sonde? Die Eingänge vom Komparator? Auf dem positiven 
Eingang wird aktuell die Referenzspannung angelegt und auf dem negativen 
das Signal vom Detektor (auch wenn es auf dem Schaltplan anders 
aufgezeichnet ist. Das habe ich paar mal gewechselt).
Ich habe mir mal durchgelesen was es mit der Hysterese zu tun hat. Dann 
werde ich nochmal versuchen den Augang auf den positiven input 
rückzukoppeln. Dafür wäre es aber notwendig, dass das Signal auf dem 
positiven (nicht invertierenden) Input liegt richtig? Wichtig ist vlt zu 
erwähnen, dass sowohl Signal als auch Referenzspannung beide negativ 
sind. Sobald das Signal negativer wird soll der Komaparator schalten. Da 
ich dahinter eine monostabile Kippstufe benutze ist es für mich egal ab 
der Ausgang im Grundzustand posotiv oder negativ ist. Ich habe für die 
Hysterese folgende gleichungen gefunden 
(https://circuitcellar.com/resources/comparator-hysteresis-2/):

$$V_{thr rising}=V_{ref}\cdot(1+\frac{R_{in}}{R_h})$$

$$V_{thr falling}=V_{ref}-(V_S-V_{ref})\cdot\frac{R_{in}}{R_h+R_p}$$

mit der zugehörigen Schaltskizze im Anhang. Hast du vlt einen Tipp für 
mich wie ich die Grenzspannungen dimensionieren sollte? unterer Grenze 
um 10mV senken? Obere um 10 Prozent erhöhen? Oder lohnt sich das gar 
nichgt aufgrund des unten erwähnten Platinen-Problems? Ziel ist es 
eignetlich den Komparator an das PMT Signal (gelb, vorheriger Beitrag zu 
koppeln) und nicht mehr an das vom Diskriminator (blau). Ich dachte nur 
das ich es erstmal mit dem schöneren Signal versuche.

@Lothar stimmtnatürlich, da habe ich mich schlecht ausgedrückt. Die 
Kondensatoren habe ich sogeschaltet wie auf der Skizze gezeigt. In dem 
von dir zitierten Ausschnitt steht, dass eine gute Platine notwendig 
ist. Ich denke mal, dass die von mir verwendete nicht optimal ist oder? 
Können daher die Störsignale kommen?

[H. H. (Gast)]

Philip H. schrieb:
> Die Sigbnale bewegen sich dabei im Bereich von 10-100ns weshalb
> ich auch einen Komparator mit geringer Ansprechzeit benötige.

Dazu passt dein Aufbau nun gar nicht.

[Harald W. (wilhelms)]

Philip H. schrieb:


> In dem von dir zitierten Ausschnitt steht, dass eine gute Platine
> notwendig ist. Ich denke mal, dass die von mir verwendete nicht
> optimal ist oder? Können daher die Störsignale kommen?

Nun ja, die ellenlangen Leitungen sind alles Induktivitäten, die
dann mit den vorhandenen Cs Schwingkreise bilden. Entstör-Cs
sollte man z.B. direkt an die IC-Beinchen löten.

[Philip H. (philip_h120)]

Ok danke.
@Harald Also sind generell Lochrasterplatinen ungeeignet oder muss ich 
meine Löt-Technik/Verkabelung verbessern?

@H.H. der Gesamte Aufbau auch mit den Komponenten? Oder kann ich diese 
behalten und die Anordnung überarbeiten? Sind die gewählten Kapazitäten 
und Widerstrände soweit in Ordnung?

[Harald W. (wilhelms)]

Philip H. schrieb:

> @Harald Also sind generell Lochrasterplatinen ungeeignet?

Nein, Du musst nur darauf achten, den Aufbau sehr kompakt zu halten.
Ungeeignet wären z.B. sog. Steckbretter.

[Philip H. (philip_h120)]

Alles klar. Dann werde ich das direkt mal überarbeiten und mich dann 
nochmal melden :)

[Philip H. (philip_h120)]

Ich habe nochmal alles kompakter gelötet. Die Leitungn für die 
Stromversorgung und die Signale bekomme ich nicht kürzer da die Geräte 
halt daneben stehen. Der Rest ist so kurz wie es mir gerade möglich war. 
Das Ergebnis ist leider das gleiche wie davor :/ Bilder im Anhang

[H. H. (Gast)]

Schon vergessen?

Hauspapa schrieb:
> Wenigstens ein bisschen Mitkopplung (Hysterese) wirst du ihm wohl
> genehmigen müssen.

[Lötschelle (Gast)]

Also die Lötstellen sehen echt schlimm aus. Sicher, das da der Kontakt 
gewährleistet ist?

[Egon D. (Gast)]

Philip H. schrieb:

> Also sind generell Lochrasterplatinen ungeeignet

Jein.
Es gibt Lochrasterplatinen mit Masselage, die sind
teuer, aber gut.


> oder muss ich meine Löt-Technik/Verkabelung verbessern?

Ja: Flussmittel verwenden.

[Philip H. (philip_h120)]

Nein die Rückkopplung habe ich nicht vergessen ;) die mache ich morgen 
wenn ich an die Widerstände ran komme.

Ja die Lötstellen sind nicht so gut. Danke da auch an den Tipp mit dem 
Flussmittel. Werde ich probieren. Ich schaue auch Mal nach guten 
Platinen.
Unter dem Mikroskop sagen die Lötstellen aber alle zweckmäßig aus. Ich 
werde aber nochmal einen Blick drauf werfen.

Vielen Dank an alle nochmal!

[Erd-Gasmann (Gast)]

Philip H. schrieb:
> Unter dem Mikroskop sagen die Lötstellen aber alle zweckmäßig aus. Ich
> werde aber nochmal einen Blick drauf werfen.

Wirf Kolophonium drauf -das ist besser.

[Philip H. (philip_h120)]

Guten Mittag :)

Ich habe die Rückkopplung umgesetzt, aber Folgendes ist mir durch den 
Kopf gegangen. Ich habe einen postiven Output von ca 5V aber die 
Eingägne sollen negative Signale bekommen. Mir fällt nicht ein wie ich 
die eigentliche Hysterese umsetzen soll, wenn die Eingangssignale nicht 
zwischen 0V und 5V liegen. Ich habe jetzt das Signbal auf dem negativen 
Input und Kopple vom Output auf diesen mit 100kOhm und einem 1,6kOhm 
Vorwiderstand um den Input hoch zu ziehen und damitndas Signal zu 
unterbrechen. Ja ich weiß, das hat eigentlich nichts mit der Hysterese 
zu tun, aber wie gesagt, ich bin planlos wie ich diese umsetzen soll. 
Der jetzige Aufbau hat aber immernoch das gleiche Problem. Ich habe 
allerdings nachgemessen und der Kontakt von allen Lötstellen ist 
gegeben. Gibt es eine Methode die Hysterese mit den negativen Eingängen 
umzusetzen?

Oder sollte ich zu einem Komparator wie dem MAX9691EPA+ greifen mit 
negativem Output und damit die Hysterese umsetzen?

[Nils S. (wall-e)]

Philip H. schrieb:
> Guten Mittag :)
>
>Zitat:  "Ich habe die Rückkopplung umgesetzt....
Mir fällt nicht ein wie ich die eigentliche Hysterese umsetzen soll...
Der jetzige Aufbau hat aber immernoch das gleiche Problem..."


WAS hast du denn gemacht???

[Philip H. (philip_h120)]

Das habe ich versucht im Text zu beschreiben, hier aber nochmal ein 
Bild. Rot die Rückkopplung eingezeichnet.

[Nils S. (wall-e)]

Philip H. schrieb:
> Das habe ich versucht im Text zu beschreiben, hier aber nochmal
> ein
> Bild. Rot die Rückkopplung eingezeichnet.

Der 100k-Rückkopplungs-R muss an den positiven Eingang des OPs.
Dann wird die Schwellenspannung etwas verzogen anstelle des 
Eingangssignals. Dann sollte er nicht mehr schwingen.
Und den 10uF auf vielleicht 100nF verringern sonst kannst du die 
Spannung kaum schnell genug verziehen.

[Philip H. (philip_h120)]

Hi Nils, ich habe beide von deinen Tipps umgesetzt. Leider hat res 
wieder absolut keinen unterschieht bewirkt. Es könnte sein dass die 
kritische Schwellenspannung ab der das Problem auftritt, nun 5-10% 
tiefer ist, ab das reicht leider nicht. Was mich aber auch echt wundert. 
Wieder habe ich überprüft dass alle Verbindungen gut sind und ich kann 
da leider nichts finden. Aber irgendeinen Effwekt sollte es doch haben. 
Ich bestelle jetzt noch ein paar andere Komparatoren und schaue wies 
dann weiter geht.

[H. H. (Gast)]

Nils S. schrieb:
> 100nF

VIEL zu viel!

[Philip H. (philip_h120)]

H. H. schrieb:
> Nils S. schrieb:
>> 100nF
>
> VIEL zu viel!

Wie weit soll ich runter gehen? Bis pF hab ich vieles hier.

[H. H. (Gast)]

Philip H. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Nils S. schrieb:
>>> 100nF
>>
>> VIEL zu viel!
>
> Wie weit soll ich runter gehen? Bis pF hab ich vieles hier.

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