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BID = 607759
BGWH
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Hallöchen.
Die Eingangsimpedanz (Betrag) meines Verstärkers ist bekannt.
Vor den Verstärker hänge ich nun einen Widerstand um so praktisch einen komplexen Spannungsteiler (komplex aufgrund der Eingangsimpedanz des Verstärkers) zu erhalten. Sprich der Widerstand R und die Eingangsimpedanz Zin des Verstärker bilden einen Spannungsteiler.
-----| R |-----| Zin |-----
Ich möchte nun über den Spannungsteiler auf den Widerstand R rückschließen.
Dazu messe ich die angelegte Spannung (des Spannungsteilers) und die Spannung die am Verstärker (Zin) anliegt.
Und daraus, bei bekannter Eingangsimpedanz, schließe ich auf den Widerstand R zurück.
Die Spannung messe ich mittels des Verstärkers (PC-Interface) und anschließender FFT. Den Spannungsteiler berechne ich
also nachher mit den Amplituden der Grundschwingung.
Wenn ich nun einen ohmschen Widerstand vorschalte, funktioniert diese Berechnung sehr gut!!
Jetzt wollte ich es aber aus Interesse probieren, wie es aussieht, wenn ich einen komplexen Widerstand vorschalte.
Ich habe als erste Impedanz des Spannungsteilers eine RC-Parallelschaltung hineingegeben, bestehend aus R = 8,2kOhm und
C = 33nF. Das müsste also einen Betrag der Impedanz von ca.4,9kOhm entsprechen.
Aber wenn ich nun einen Spannungsteiler mit den Beträgen der Impedanzen und den Amplituden der Spannungen ansetze, kommt ein um mehr als eine 10er-Potenz höherer Impedanzwert heraus.
Ich meine mir ist bewusst, dass ich da jetzt Phasenverschiebungen missachte. Aber darf das so einen großen Unterschied machen?
Oder liegt da das Problem wo anders?
Ich meine mir ist nicht ganz klar, warum ich da soweit weg bin, mir würde es schon genügen, wenn ich bei der Berechnung in die Gegend des 1-1,5 fachen komme.
Bitte um Hilfe.
Schöne Grüße
[ Diese Nachricht wurde geändert von: BGWH am 13 Mai 2009 18:17 ] |
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BID = 607766
perl
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Zitat :
| bestehend aus R = 8,2kOhm und
C = 33nF. Das müsste also einen Betrag der Impedanz von ca.4,9kOhm entsprechen. |
Kommt auf die Frequenz an. |
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BID = 607997
BGWH
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Zitat :
| Kommt auf die Frequenz an.
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ja sorry. Die Frequenz ist 777Hz.
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BID = 608108
Murray
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Ist doch bestimmt der gleiche Verstärker wie in dem anderen Thread auch schon 
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BID = 608162
perl
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Zitat :
| | Oder liegt da das Problem wo anders? |
Wenn du deine Schaltungen, die Messwerte und den Rechengang nicht veröffentlichst, wird niemand diese Frage beantworten können.
Da hast hoffentlich mit sinusförmigen Signalen getestet und darauf geachtet, dass nichts übersteuert wird?
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BID = 608451
BGWH
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Zitat :
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Da hast hoffentlich mit sinusförmigen Signalen getestet und darauf geachtet, dass nichts übersteuert wird?
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Ich habe es zuerst mit einem Rechteck (Ausgang eines uC toggeln) probiert, da ich da eine sehr konstante Frequenz habe. Und berechne anhschließend die FFT -> Amplitude der Grundschwingung.
Und anschließend noch mit einem Sinusgenerator. Wo aber auch die berechneten Werte sehr weit weg sind.
sg
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BID = 608485
perl
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Zitat :
| | habe es zuerst mit einem Rechteck (Ausgang eines uC toggeln) probiert, |
Dann vergiss die gemessenen Werte. 
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BID = 608560
BGWH
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Zitat :
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Dann vergiss die gemessenen Werte.
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Okay danke für den Hinweis, aber dürfte ich noch eine Erklärung dafür haben? Ich will ja auch etwas dazulernen. 
Ich meine, wenn ich mir anschließend die FFT ansehe, warum kann ich es dann nicht mit einem Rechteck probieren?
Was würdest du als Sinus-Generator empfehlen?
- diskret aufgebaut
- Funktionsgenerator (habe ich getestet, aber da ist die Frequenz doch einigen Schwankungen unterworfen.)
- ...
??
Schoene Grueße
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BID = 608573
perl
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Zitat :
| | Funktionsgenerator (habe ich getestet, aber da ist die Frequenz doch einigen Schwankungen unterworfen.) |
Dann ist er defekt und du solltest ihn erstmal in Ordnung bringen.
Die PC-Soundkarte ist als NF-Generator aber auch sehr gut geeignet.
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BID = 608639
BGWH
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Zitat :
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Die PC-Soundkarte ist als NF-Generator aber auch sehr gut geeignet.
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ah okay, danke für den Tipp. Muss ich mir mal ansehen.
Aber sry, dass ich trotzdem nochmal nachhake, aber wenn ich mir anschließend die FFT ansehe, warum kann ich es dann nicht mit einem Rechteck probieren? Wo liegt da der Fehler? Das würde mich schon sehr interessieren.
Schoene Grueße
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BID = 608655
perl
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Zitat :
| | aber wenn ich mir anschließend die FFT ansehe, warum kann ich es dann nicht mit einem Rechteck probieren? Wo liegt da der Fehler? |
In Kürze:
1) Du verwendest das Kürzel FFT falsch.
Meist bekommst du das Ergebnis der FT garnicht zu sehen, sondern die FFT ist nur ein Hilfsmittel um ein Leistungsspektrum darzustellen.
2) Die meisten NF-Verstärker sind nicht in der Lage einen Rechteckimpuls sauber zu übertragen. Dafür ist weniger der Frequenzgang als die begrenzte Anstiegsgeschwindigkeit verantwortlich.
Auf diese Weise kommt es schon lange vor Vollaussteuerung zu nichtlinearen Verzerrungen, die den Verstärker für Messzwecke unbrauchbar machen.
Da aber bereits das Eingangssignal grosse Oberwellenamplituden enthält, übersieht man im Spektrum die vom Verstärker hinzugefügten Verzerrungen leicht.
3) Dein Vorwiderstand stellt im Zusammenspiel mit der komplexen Eingangsimpedanz einen frequenzabhängigen Spannungsteiler dar.
Wenn du ihn veränderst, ändert sich auch die Form des Impulses, der tatsächlich am Verstärkereingang anliegt. Das erschwert die Kontrolle der Linearität des Verstärkers bzw. macht sie praktisch unmöglich.
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BID = 608758
BGWH
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Danke schön für die Erläuterung. Jetzt ist mir das einigermaßen klar.
Zitat :
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Wenn du deine Schaltungen, die Messwerte und den Rechengang nicht veröffentlichst, wird niemand diese Frage beantworten können.
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Okay ich habe jetzt alle Messungen noch einmal durchgeführt, wobei ich nun die Soundkarte als Sinus-Generator verwendet habe, allerdings bin ich auch hier sehr weit von den gewünschten Werten entfernt.
Also nun meine Messungen bzw. Berechnungen:
-------------------------------------------
Einstellungen:
Verstärker:
- Sample Rate: 19200Hz
- Länge der Aufzeichnung: 19200*21 samples (wobei für Leistungsspektrum (FFT) die samples 19201 – 19200*21 (also 20s) betrachtet werden.
- Eingangsimpedanz: ca. 40Mohm (Zin)
Eingangssignal: (Us)
- Amplitude: ~100mV
- Frequenz: 777Hz
Messschaltung:
--------------
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
siehe: spannungsteiler.jpg
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Ich lege also eine Spannung Us an den Spannungsteiler und variiere Zv. Die Spannung Um wird gemessen und über den bekannten Zin (Eingangsimpedanz des Verstärkers) soll dann auf den Wert des Widerstandes Zv rückgeschlossen werden.
Messungen:
----------
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
siehe: ohmscher_Zv.jpg
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
FAZIT: Bei ohmschen Elektrodenimpedanzen stimmen die gemessen Werte also ganz gut überein.
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
siehe: kapazitiver_Zv.jpg
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Hier ist nun ersichtlich, dass ich bei den gemessenen Werten um einen Faktor von ca.30-40 daneben liege.
Mir ist natürlich klar, dass jetzt keiner meine Werte kontrollieren kann, aber vielleicht sieht der ein oder andere beim Durchsehen einen Fehler meinerseits, der die wirklich sehr großen Abweichungen begründen könnte.
Wäre sehr dankbar.
Schoene Grueße
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BID = 608762
perl
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Zitat :
| | Eingangsimpedanz: ca. 40Mohm (Zin) |
Bei einem Audioverstärker halte ich das für ein Gerücht.
Bestimmt liegt irgendwo am Eingang ein Elko zum Entfernen etwaiger Gleichspannungen und dahinter liegt ein Widerstand 100k..1M nach Masse um den Kondensator zu entladen.
Höher als dieser Ableitwiderstand wird Zin nicht sein.
Du solltest bei den Messungen auch die Generatorspannung überwachen, weil sie aufgrund des Innenwiderstands der Quelle bei Laständerungen nicht notwendigerweise konstant bleibt.
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BID = 608770
BGWH
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Zitat :
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Bei einem Audioverstärker halte ich das für ein Gerücht.
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Es handelt sich um einen sehr guten Biosignalverstärker. Die Größenordnung kann durchaus stimmen.
Zitat :
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Du solltest bei den Messungen auch die Generatorspannung überwachen, weil sie aufgrund des Innenwiderstands der Quelle bei Laständerungen nicht notwendigerweise konstant bleibt.
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Ja auch das mache ich. Ich überwache über einen anderen Kanal die Versorgungsspannung.
Das Rätsel ist mir einfach warum es bei ohmschen Vorwiderstand so gut funktioniert bei kapazitiven nicht. Ich kann auch keinen Berechnungsfehler finden.
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BID = 608791
perl
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Zitat :
| | Es handelt sich um einen sehr guten Biosignalverstärker. Die Größenordnung kann durchaus stimmen. |
Dann ist der 22k-Vorwiderstand sowieso viel zu niedrig um ein vernünftiges Messergebnis zu erhalten.
Deine beiden Messungen mit/ohne Vorwiderstand liegen ja fast an der Rauschgrenze. Da nutzt es auch nichts den Vorwiderstand auf 0,1% genau bestimmt zu haben.
Nimm lieber einen 2,2M Widerstand. Der darf dann auch ruhig 5% Toleranz haben.
Ebenso ist der 33nF Kondensator zu gross. Mit einem Zehntel dieses Wertes bekommst du genauere Messwerte.
Du solltest da auch unbedingt einen Folienkondensator verwenden. Am besten FKP oder MKP.
Keramikkondensatoren dieser Grössenordnung haben oft enorme Toleranzen.
Darüberhinaus bringen sie nennenswerte Beträge für dielektrische Verluste, und sogar nichtlineares Spannungsverhalten und Hysterese mit ins Spiel.
Hohe, kaum definierte Temperaturkoeffizienten, Pyroelektrizität und Mikrofonie sind weitere schlechte Eigenschaften.
Eine weitere Möglichkeit wäre es den Kondensator nicht in Reihe mit dem Eingang zu schalten, sondern, bei eingefügtem Vorwiderstand, parallel zum Verstärkereingang.
Das ergibt eine Tiefpasscharakteristik und hilft etwaige Ober- oder Nebenwellen des Generators vom Verstärkereingang fernzuhalten, während du mit dem vorgeschalteten Kondensator diese schädlichen Komponenten forcierst.
Ausserdem solltest du etwaige Streukapazitäten nicht vernachlässigen.
1m abgeschirmte oder Koaxleitung stellen i.d.R. (es gibt auch spezielle kapazitätsarme Leitungen) eine Kapazität von 70..100pF dar.
Bei 777Hz verringert solch eine Strippe allein schon die Impedanz auf 2MOhm.
Falls dir die Innenschaltung des Verstärkers bekannt ist, kann es einfacher zu sein, das Verhalten mit einem Simulator wie PSpice zu bestimmen anstatt es zu messen.
Oder du fragst den Hersteller danach. Der hat die Werte vielleicht längst schon ermittelt.
Schliesslich und endlich wäre es ja auch noch möglich, dass der Verstärker am Eingang, zumindest bei bestimmten Frequenzen, überhaupt kein kapazitives Verhalten zeigt, sondern induktives.
Das ergäbe u.U. mit deiner Kapazität einen hübsche Resonanz .... 
[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 19 Mai 2009 18:51 ]
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