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Störungen im Verstärker
Suche nach: verstärker (9039) |
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BID = 439035
Benedikt
Inventar
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Ich habe mir eine Schaltung gebaut, der Signale im Bereich 1-35Hz mit einer Auflösung von <1µV misst, und an einen PC sendet.
Leider messe ich nicht nur das gewünschte Signal, sondern auch irgendwelche Störungen.
Es gibt 2 verschiedene Störungen, einmal welche mit gleichbleibender Frequenz im 10Hz Abstand, und einmal eine die sich kontinuierlich in der Frequenz ändert.
Anfangs dachte ich, das ganze liegt am ICL7660, der die -5V erzeugt, aber selbst wenn ich diesen entferne, bleiben die Störungen.
Als Spannungsversorgung dient ein normales Steckernetzteil, dessen Spannung erst über ein CRC Filter (47µF, 23Ohm, 47µF) gefiltert wird, und dann mit einem LP2950-5 stabilisiert wird. Jeder Teil (µC, ADC, Opamps, ICL7660) bekommen ihre Spannung über ein weiteres RC Filter aus 23Ohm und 47µF + 470nF.
Da ich in der gesamten Schaltung (außer im µC und ADC) keine Frequenzen oberhalb des Messbereichs habe, kommen nur diese in Frage. Allerdings sind die µC Takte aber synchron zur Samplerate, daher würde die Frequenz nicht wegdriften.
Wo die Störungen herkommen habe ich leider noch nicht genau herausgefunden, es liegt aber irgendwo im Bereich der OPs. Wenn ich die LM358 durch bessere OPs ersetze, dann werden die Störungen geringer. Daher vermute ich, dass die Störungen über die Betriebsspannung eingekoppelt werden. Aber diese müsste durch die Filter eigentlich außreichend gefiltert sein.
Ich suche jetzt schon seit Tagen nach dem Fehler, komme aber nicht weiter. Hat jemand eine Idee wo ich am besten suchen soll ?
Wie sollte man eigentlich den ADC anschließen ? An die analogen Spannungen, oder die digitalen ? |
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BID = 439061
perl
Ehrenmitglied
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Der µC fummelt nicht dauernd am Multiplexer herum ? Auch damit kannst du dir Störungen in den Verstärker injizieren.
Was das 10Hz Signal angeht: Irgendwelche Resonanzen in der Filterkette sind das wohl nicht, weil die sinusförmig wären. Dieses Signal hat aber Oberwellen.
Möglicherweise koppelst du dir Störungspannungen aus der seriellen Schnittsstelle ein.
Ich würde auch mal erwägen die Schaltung komplett aus Batterien zu versorgen und mich damit hinaus aufs freie Land, abseits von jeglichen Stromleitungen, zu begeben.
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Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.
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[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 26 Jun 2007 11:19 ] |
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BID = 439071
Otiffany
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Und wie soll er dann im freien Feld messen?
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BID = 439072
Benedikt
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Die Multiplexer dienen nur zum Umschalten der Verstärkung, das wird einmal eingestellt und danach nie wieder, das kann ich also ausschließen.
Die Serielle Schnittstelle hängt an einem 433MHz Funksender, das ganze ist also nirgends geerdet, eine direkte Einkopplung von einem PC oder ähnlichem ist es demnach auch nicht.
Das mit den Batterien muss ich mal ausprobieren, dank des Funksenders kamm ich bis zu 100m vom PC weg sein.
Ich habe nochmals verschiedene OPs durchprobiert. TLC272 unterdrücken die Störungen eindeutig am besten, allerdings rauschen diese zu sehr. Wenn die erste Stufe mit einem TLC272 ausgestattet wird, erhalte ich ein stärkeres Rauschen als der Pegel der Störsignale.
Mit einem NE5532 habe ich nahezu kaum Rauschen, dafür kommen aber die Stösignale stärker durch, und die Stromaufnahme liegt höher. Momentan habe ich ich in der ersten Stufe ein NE5532 und in den restlichen TLC272. Die erste Stufe bekam auch nochmal ein zusätzliches RC Filter, damit wurden die Störungen nochmal schwächer, aber sind immer noch vorhanden. Bei dem 13bit ADC bekomme ich mit kurzgeschlossenem Eingang Werte von etwa +/-8 (etwa 4mVss am ADC). Das ist eigentlich nicht schlecht, aber die Signale stören doch irgendwie.
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BID = 439074
Ltof
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Ganz spontan verdächtige ich den 2950. Was hat der denn am Ausgang? Was macht - an gleicher Stelle - ein 7805?
Gruß,
Ltof
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(Hanlon’s Razor)
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BID = 439076
perl
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Zitat :
| | Serielle Schnittstelle hängt an einem 433MHz Funksender, das ganze ist also nirgends geerdet, eine direkte Einkopplung von einem PC oder ähnlichem ist es demnach auch nicht. |
Aber Einstrahlung des Senders vielleicht?
Ein FM-Sender ist unverdächtig, aber bei einer Ein-Aus-Modulation kann es zu Verschiebungen der Offsetspannungen der OpAmps kommen.
Kannst ja mal eine IR-Übertragung aufbauen.
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BID = 439081
Benedikt
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Es ist ein FM Sender (RFM12), aber der sendet etwa 4-5 Datenpakete ab, eine AM ist also gewissermaßen auch vorhanden. Ob dieser wenige cm neben dem Verstärker steht oder 2m entfernt macht keinen Unterschied. Dass sich 433MHz durch 2m Kabel ausbreiten halte ich demnach für äußerst unwarscheinlich.
Könnte es eine Störung durch den Spannungsregler sein ?
Im Datenblatt steht:
Output Noise 10 Hz to 100 kHz, CL = 1μF: 430μV rms
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BID = 439086
Benedikt
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Interessant: Mit Batterien gespeist sind die Störungen stärker als mit dem Netzteil. Anscheinend aufgrund der geringeren Spannungsdifferenz.
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BID = 439087
perl
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Zitat :
| | Könnte es eine Störung durch den Spannungsregler sein ? |
Daran glaube ich nicht, weil das zufälliges Rauschen ist, während du es ja mit einem periodischen Signal zu tun hast.
Ich sehe i.W. drei Möglichkeiten:
1) Das Störsignal kommt durch die Luft, dann sollte es sich ändern, wenn mam die räumliche Orientierung der Apparatur ändert.
2) Das Störsignal wird über die Stromversorgung eingeschleppt. Betrieb aus Batterien könnte das klären. Vier NiCd-Zellen geben genau genug 5V.
3) Das Störsignal entsteht intern. Neben dem µC sind die hohen Spannungspegel der RS232 Schnittstelle verdächtig. Eine Veränderung der Datenrate (evtl auch der Baudrate um die Überteragung kurz zu halten) könnte Klarheit schaffen und Abschirmung könnte helfen.
Spricht etwas dagegen das Kistchen mit einer höheren Spannung zu versorgen und Opamps+ADC sowie das Digitalteil aus getrennten Spannungreglern zu versorgen ?
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BID = 439092
Benedikt
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Zitat :
perl hat am 26 Jun 2007 12:56 geschrieben :
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Ich sehe i.W. drei Möglichkeiten:
1) Das Störsignal kommt durch die Luft, dann sollte es sich ändern, wenn mam die räumliche Orientierung der Apparatur ändert.
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Tut es nicht.
Zitat :
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2) Das Störsignal wird über die Stromversorgung eingeschleppt. Betrieb aus Batterien könnte das klären. Vier NiCd-Zellen geben genau genug 5V.
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6 NiMH vor dem Spannungsregler verändern das ganze nur in Richtung schlechter. 8 NiMH ergeben das gleiche wie das Steckernetzteil
Zitat :
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3) Das Störsignal entsteht intern. Neben dem µC sind die hohen Spannungspegel der RS232 Schnittstelle verdächtig. Eine Veränderung der Datenrate (evtl auch der Baudrate um die Überteragung kurz zu halten) könnte Klarheit schaffen und Abschirmung könnte helfen.
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Daran hatte ich auch schon gedacht, aber ich benötige diese Baudrate aber leider. Der MAX232 sitzt schon in der anderen Ecke wie die OPs.
Zitat :
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Spricht etwas dagegen das Kistchen mit einer höheren Spannung zu versorgen und Opamps+ADC sowie das Digitalteil aus getrennten Spannungreglern zu versorgen ?
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Das werde ich wohl machen müssen.
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BID = 439094
perl
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Zitat :
| | ich benötige diese Baudrate aber leider. |
Da die V24 Treiber invertieren, könntest du Störungen, die durch deren Ausgang verursacht werden, evtl. durch ein mit deren Eingang verbundenes Poti und ein Stück Draht kompensieren, das sich in der Nähe des empfindlichen Analogteils befindet.
Auch mal versuchen "dicke" Elkos auf die 5V Versorgungen zu legen. Besonders die negative Versorgung der Opamps ist für Störimpulse empfänglich, weil da der interne Integrationskondensator dranhängt.
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BID = 439104
Benedikt
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Das Problem scheint an der GND Leitung zu liegen. Je nachdem wo ich den analogen und digitalen GND verbinde, bekomme ich mehr oder wenig starke Störungen.
Ich dachte das beste wäre, wenn ich den Eingang an DGND anschließe, und unter dem ADC AGND und DGNG verbinde. Leider ist das der ungünstigste Falle.
Momentan wird die Leitung direkt nach dem ersten Elko aufgeteilt auf einen analogen Teil mit dem LP2950 als 5V Regler, und einen digitalen Teil mit einem 78L05. Damit liegt der Pegel bei allen Frequenzen nahezu konstant bei etwas unter -80dB (am Anfang lagen die Störungen bei -60dB.) Da der ADC einen differentiellen Eingang hat, scheint es diesem Egal so sein, das zwischen AGND und DGND ein kleiner Unterschied ist, da er eben nur die Differenz der Eingänge misst, die ja beide (gegnüber Masse) die selben Störungen haben.
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BID = 439108
perl
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Ich sehe gerade, daß du dir die Störungen via Vref auch über Instabilitäten der +5V Versorgung einfangen kannst. Da existiert kleinerlei Abschwächung!
Traust du dich die Unterseite zu zeigen ?
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BID = 439191
Benedikt
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Nagut, hier ist die Unterseite.
Ich hatte gerade mal noch einen Zusatzelko an die Vref des ADCs gebaut: Dann erhalte ich viel mehr Rauschen.
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BID = 440659
Benedikt
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Ich habe jetzt noch ein paar Sachen ausprobiert. Die genaue Ursache habe ich noch nicht gefunden, aber die Störungen enstehen irgendwo an der GND Leitung.
Durch eine noch günstige Verbindung zwischen AGND und DGND habe ich jetzt kaum noch Störungen mit einer bestimmten Frequenz, das meiste ist jetzt echtes Rauschen.
Ich werde bei der nächsten Schaltung darauf achten: Unbedingt getrennte GND Leitungen für die analoge und digitale Spannungsversorgung und getrennt davon die analogen Signale.
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