AD630 Lock In Verstärker board, DC Offset am Ausgang

[Thomas (i_thomas_i)]

Hallo miteinander,

vorab für Euch die Info, dass ich kein Elektronik Profi bin.

Ein Praktikant von uns soll aus einem Signal die Stärke eines sehr 
schwachen Nutzsignals herausfiltern. Unser Wissenschaftler hat dazu 
einen sogenannten "Lock In" Verstärker identifiziert. Ich habe mir schon 
den angehängten PDF-Artikel, auf den hier in einem Forumsbeitrag 
verwiesen wurde, durchgelesen und glaube die Funktion einigermaßen 
verstanden zu haben.

Wir haben solche Verstärker als große Geräte in unseren Laboren 
rumstehen. Da unser Aufbau aber in ein Tischgehäuse eingebaut werden 
soll, haben wir zwei fertig aufgebaute  Platinen mit einem AD630 Chip 
und der für den "Lock In" Betrieb notwendigen Komponenten gekauft.

Beim Testen der Platinen hat der Praktikant festgestellt, dass das 
Ausgangssignal zwar, wie gewünscht, ein, zur Amplitude des Nutzsignals 
proportionaler, DC-Wert ist. Dieses besitzt aber einen DC-Offset :-(

Ich habe bereits eine Internetrecherche durchgeführt und, unter anderem, 
sehr viele Beiträge zum AD630 in diesem Forum gefunden. Leider war aber 
nichts zu unserem speziellen Fall dabei.

Kann uns jemand von Euch, anhand der eingefügten technischen 
Beschreibung des Lieferanten, des Fotos der Platine und dem technischen 
Datenblatt des AD630 Chips, mitteilen, ob es eine praktikable Lösung 
gibt, den Offset zu eliminieren?

Oder gibt es vielleicht eine andere fertig aufgebaute Platine mit diesem 
oder einem anderen Chip zu kaufen, die das macht, was wir uns wünschen?

Viele Grüße
Thomas

[Gustl B. (gustl_b)]

Thomas schrieb:
> dass das Ausgangssignal zwar, wie gewünscht, ein, zur Amplitude des
> Nutzsignals proportionaler, DC-Wert ist. Dieses besitzt aber einen
> DC-Offset :-(

Ist der Offset denn schon im Signal dabei? Also ist das Signal bei der 
Frequenz immer vorhanden nur manchmal sehr schwach aber eben trotzdem 
da?
Ist der Eingang AC gekoppelt?

Kann man sowas nicht bauen mit:

Schmaler Bandpass (SAW) und dann einen Power Detektor?

Kannst du den festen(?) Offset nicht subtrahieren oder sonst wie 
wegkalibrieren?

[Purzel H. (hacky)]

1) von welcher Groessenordnung Offset sprechen wir ? uV ? mV ?
2) werde der Signaleingang kurzgeschlossen, dann ... ?
3) mit welcher Frequenz arbeitet ihr ?
4) wie viel AC gain habt ihr ?

Eine Phasenverschiebung zwischen Modulations und Nutzsignal ergibt einen 
DC. zB ein tiefpass, wo keiner sein sollte.
Die Leiterplatte ist doch eher etwas mager. Der AD630 ist nur der 
Schalter, irgendwo muss auch noch die AC Verstarkung sein.

Etas mehr Info bitte. Ich kenne den chip, hab einiges damit gemacht. 
Eingeschlossen einen Gain von 40'000 um nachher mV zu bekommen.
Ich hatte einiges mehr auf meiner Leiterplatte. Das Ganze war ein Analog 
Aufbau, ohne Schaltnetzteil.

Woher kommt das modulationssignal ?

[Martin O. (ossi-2)]

Im AD630 Datenblatt steht eine Schaltung zur Offset-Kalibrierung. Schon 
ausprobiert?

[Thomas (i_thomas_i)]

Martin O. schrieb:
> Im AD630 Datenblatt steht eine Schaltung zur Offset-Kalibrierung. Schon
> ausprobiert?

Das mit der Offset Kalibrierung hatte ich schon gelesen. Da unter den 
beiden Abbildungen, auf die verwiesen wird, aber steht, dass der AD630 
im "Gain-of-Two Balanced Modulator" Modus konfiguriert ist, dachte ich, 
das funktioniert im "Lock In" Modus nicht.

Sollte das im Lock In Modus auch funktionieren?

[Thomas (i_thomas_i)]

Gustl B. schrieb:
> Thomas schrieb:
>> dass das Ausgangssignal zwar, wie gewünscht, ein, zur Amplitude des
>> Nutzsignals proportionaler, DC-Wert ist. Dieses besitzt aber einen
>> DC-Offset :-(
>
> Ist der Offset denn schon im Signal dabei? Also ist das Signal bei der
> Frequenz immer vorhanden nur manchmal sehr schwach aber eben trotzdem
> da?
>
Das Signal sollte immer vorhanden sein.

In "About_Lock_In_Amplifiers" steht:
"If the PSD output is passed through a low pass filter, the AC signals 
are removed. What will be left? In the general case, nothing. However, 
if ωr equals ωL, the difference frequency component will be a DC signal. 
In this case, the filtered PSD output will be:
Vpsd = ½VsigVLcos(θsig − θref)
This is a very nice signal - it is a DC signal proportional to the
signal amplitude."

Am Ausgang sollte dann doch nur ein DC Wert ohne Offset anliegen, oder?

> Ist der Eingang AC gekoppelt?
>
Ich versuche morgen herauszufinden, ob das Board am Eingang eine AC 
Kopplung macht.

> Kann man sowas nicht bauen mit:
>
> Schmaler Bandpass (SAW) und dann einen Power Detektor?
>
Da bin ich überfragt. Ich bespreche das morgen.

> Kannst du den festen(?) Offset nicht subtrahieren oder sonst wie
> wegkalibrieren?
>
Hatte ich mir auch schon überlegt, aber als "nicht Elektroniker" erst 
mal nicht getraut vorzuschlagen.
Kann man über eine potentialfreie einstellbare Spannungsquelle den 
Offset nicht einfach eliminieren?

[Thomas (i_thomas_i)]

Purzel H. schrieb:
> 1) von welcher Groessenordnung Offset sprechen wir ? uV ? mV ?
> 2) werde der Signaleingang kurzgeschlossen, dann ... ?
> 3) mit welcher Frequenz arbeitet ihr ?
> 4) wie viel AC gain habt ihr ?
>
> Eine Phasenverschiebung zwischen Modulations und Nutzsignal ergibt einen
> DC. zB ein tiefpass, wo keiner sein sollte.
> Die Leiterplatte ist doch eher etwas mager. Der AD630 ist nur der
> Schalter, irgendwo muss auch noch die AC Verstarkung sein.
>
> Etwas mehr Info bitte. Ich kenne den chip, hab einiges damit gemacht.
> Eingeschlossen einen Gain von 40'000 um nachher mV zu bekommen.
> Ich hatte einiges mehr auf meiner Leiterplatte. Das Ganze war ein Analog
> Aufbau, ohne Schaltnetzteil.
>
> Woher kommt das modulationssignal ?

Ich wollte zu den Fragen eigentlich schon in meinem Beitrag die Werte 
angeben, hatte aber die Angaben hier nicht vorliegen. Freue mich 
jedenfalls schon mal jemand gefunden zu haben, der sich mit dem AD630 
gut auskennt und werde morgen die Antworten liefern.

Viele Grüße Thomas

[Thomas (i_thomas_i)]

Heute war bei der Arbeit sehr viel los. Ich kam leider nicht dazu mir 
selbst die Sache näher anzuschauen. Die nächsten drei Tage bin ich auch 
noch auf Dienstreise. Ich werde schauen, dass ich im Zug die Dokumente 
zum gesamten Aufbau studiere und ich Euch dann mehr Infos zusenden kann.

Ich muss nämlich eh die ganze Sache übernehmen und der Student, der 
bisher mit unserem Wissenschaflter den Aufbau gemacht hat ist ab nächste 
Woche weg.
Was ich von ihm erfahren habe ist, dass der Offset am Ausgang 3 V 
beträgt und die Frquenz 10 kHz ist. AC Gain konnte er mir nicht 
beantworten, ebenso hat er die im Datenblatt erwähnte Offset  Korrektur 
nicht ausprobiert.

Wichtig wäre für uns eine Lock In Verstärkerplatine, die man fertig 
aufgebaut kaufen kann. Also wenn jemand von Euch eine Idee für so etwas 
hat.
Ich schicke die Tage noch ein paar Vorschläge was ich in Shops gefunden 
habe.