> Hi!
>
> Ich hab hier ein klangregelnetzwerk einer elektronischen Frequenzweiche,
wo
> leider zwei OPs abgeraucht sind.
> Auf diesen steht BA 4560 - wobei ich den Hersteller BA irgendwie noch nie
> gelesen habe... Wäre der bei Reichelt für 55 Cent
erhältliche NJM 4560 D
> ein Vergleichstyp? (wobei ich New Japan Radio Co. auch noch nie vorher
> gehört habe:-)
Der BA4560 ist von Rohm (www.rohm.com)
Der NJM4560D von JRC (www.njr.co.jp) sollte kompatibel dazu sein.
Datenblätter gibts auf den Webseiten.
Michael Eggert schrieb:
> Moin!
>
> Ich hab hier einen LED-Wecker (ähnlich Radiowecker, bloß ohne
Radio),
> der pro Tag etwa eine Minute vorgeht. Drin steckt ein LM8560
> http://www.unisonic.com.tw/spec/UTC%20LM8560.pdf
> der sich wohl an die Netzfrequenz hängt, bloß andere Wecker
hier
> laufen normal.
>
> Any ideas?
Störimpulse auf dem Netz, die auf den 50Hz-Eingang des ICs durchschlagen?
Post subject: Unterschiede der Einschübe bei Tektronix
Posted: 2004-01-06 19:44:15
Replies: 3 Views: 1014
Oliver Wache schrieb:
> Hallo,
>
> kann mir jemand vielleicht den Unterschied bei den Einschüben der
> Tektronix 7000er Reihe erklären?
> Z.B.:
> 7A18 - 7A18A - 7A18AN
> 7B53 - 7B53A - 7B53AN
> 7A26 - 7A26A - 7A26AN
>
> u.s.w.
>
> Ich konnte mir bisher nur zusammenreimen, daß das N im Namen wohl
"non
> Readout" bedeuten könnte. Vielleicht weiß ja jemand mehr
darüber?
Das stimmt, N heißt no readout.
Ein A bezeichnet eine spätere Version, die irgendwie verbessert ist.
> Noch ne Frage:
> An welchen Punkten werden die Readout Daten ans Grundgerät
übergeben,
> da bei einem Einschub leider etwas von der Anzeige unterschlagen wird.
Dafür sind die "obersten" 8 Kontaktpaare jedes Slots
zuständig. Ich
vermute aber daß der Fehler innerhalb des Einschubs und nicht am Stecker
liegt. Vielleicht ists eine kalte Lötstelle oder ein Kontaktproblem in
einem Schalter.
> kann mir jemand den Unterschied zwischen beiden im Subject genannten Chips
> nennen? Und was ist der Unterschied zwischen 6522 und 6532?
Ganz schön altes Zeug, wird das überhaupt noch produziert?
Der Unterschied zwischen 6504 und 6507 ist gering: Pin 3 ist RDY beim
6507 und IRQ beim 6504.
6522 und 6532 sind ziemlich verschieden. Der 6532 enthält RAM und eine
Sparausstattung an I/O und Timer, der 6522 enthält kein RAM, dafür
eine
reichhaltigere Ausstattung an Schnittstellen.
R.Freitag schrieb:
> Stefan Heinzmann wrote:
>
>
>>R.Freitag schrieb:
>>
>>
>>>kann mir jemand den Unterschied zwischen beiden im Subject
genannten
>>>Chips nennen? Und was ist der Unterschied zwischen 6522 und 6532?
>>
>>Ganz schön altes Zeug, wird das überhaupt noch produziert?
>>
>>Der Unterschied zwischen 6504 und 6507 ist gering: Pin 3 ist RDY beim
>>6507 und IRQ beim 6504.
>>
>>6522 und 6532 sind ziemlich verschieden. Der 6532 enthält RAM und
eine
>>Sparausstattung an I/O und Timer, der 6522 enthält kein RAM,
dafür eine
>>reichhaltigere Ausstattung an Schnittstellen.
>>
>>Reicht das?
>>
>>Gruß
>>Stefan
>
> Ja. Vielen Dank.
> Ich habe soeben einen emuf gefunden, daher die Frage.
Igor "Knight" Ivanov schrieb:
> Hi, NG!
>
> Zum Gluck hat sich Halbleiterindustrie seinerzeit auf die einheitliche
> Pinbelegung fuer Quad/Double und Single OPs in DIL/SO-Gehaeusen geeinigt.
> Sehr Bequem: man entwickelt Layouts und hat immer noch die Freiheit der
> spaeteren OP-Auswahl/Variation. Jetzt fand ich LMC7101 in SOT23-5
> (National), verglich mit einigen von TI/Linear (z.B. OPA703 von TI oder
> LT1797 von Linear) und stellte mit Verwunderung fest, dass die
> Versorgungspins (V+, V-) bei LMC7101 vertauscht sind...
>
> Also, was ist oefter vertreten: die Belegung 2=-V/5=+V wie bei TI/Linear
> oder 2=+V/5=-V wie bei National?!
Es ist noch schlimmer. Allein National hat 4 verschiedene Pinouts. Es
gibt keinen Standard und wird wohl auch keinen geben. Zum Teil liegts
wohl daran, daß die Chiprückseite bei SOT23-5 immer mit dem Pin 2
verbunden sein muß, aus mechanischen Gründen. Zumindest bei Pin 2
ist
also die Belegung von der Chiptechnologie abhängig, wird aber immer ein
Versorgungspin sein.
Post subject: Massefuehrung bei digitalen Bussystemen
Posted: 2004-01-12 13:03:02
Replies: 30 Views: 2464
Martin Klaiber schrieb:
> Hallo,
>
> ich stehe vor der Frage, wie ich die Masseführung in einem System
> auslegen soll, das aus mehreren Eurokarten besteht, die auf eine
> Busplatine aufgesteckt werden (19" Baugruppenträger). Das Ganze
muss
> sich mit Hobbymitteln realisieren lassen. Doppelseitige Platinen
> sind also ok, Multilayer nicht.
>
> Ich habe drei Spannungen (+12, +5, +3.3V) und die Massen dazu. Es gibt
> ja nun mehrere Möglichkeiten, wie man das führen kann. Derzeit
plane
> ich es so (64poliger VG-Stecker, A+C):
>
> A1: +12V C1: +12V
> A2: GND C2: GND
> A3: +5V C3: +5V
> A4: GND C4: GND
> A5: +3V3 C5: +3V3
> A6: GND C6: GND
>
> Ist es sinnvoll, die drei Massen getrennt zum Netzteil zu führen und
> erst dort zusammenzuschalten? Oder sollte ich nur eine, möglichst
dicke
> Masseleitung vorsehen, also die Massen auf der Busplatine gar nicht als
> Leiterbahnen ausführen, sondern als einseitige Massefläche? Oder
sollte
> ich zwei Massen vorsehen, die ich getrennt führe, eine für
Baugruppen
> mit hohem Stromverbrauch, die andere für empfindliche Baugruppen?
>
> Wie hoch der Stromverbrauch auf den einzelnen Platinen sein wird, kann
> ich noch nicht genau sagen. Das Ganze soll auch ein bißchen flexibel
> bleiben, damit ich experimentieren kann. Ich denke aber, dass keine
> Baugruppe mehr als 1A brauchen wird, viele werden mit 100mA auskommen.
Welche Signalfrequenzen werden denn auftreten, bzw. welche Logikfamilien
sollen zum Einsatz kommen? Welchem Zweck dienen die 12V, ist das für
analoge Zwecke (z.B. A/D-Wandlung, Verstärker, etc.) wos auf
Störarmut
ankommt?
Da Du mit doppelseitigen Platinen auskommen willst, werden die schnellen
Logikfamilien wohl nicht in Frage kommen. Die Verteilung von drei
Spannungen wird das Layout der eingesteckten Karten nicht so einfach
machen, insbesondere wenn die Massen auch noch getrennt gehalten werden
sollen.
Falls die Logik nicht besonders schnell sein soll und die 12V nicht
besonders störarm sein müssen, würde ich die Massen gemeinsam
halten,
auch auf der Busplatine. Die Steckerbelegung ist ok, eine Massefläche
auf der Busplatine ist nur im Bereich der Stromversorgungspins nötig. Im
Signalbereich würde ich stattdessen überlegen, ob man im Layout eine
Masseleitung zwischen jede Signalleitung bekommt, um das Übersprechen
zwischen einzelnen Signalleitungen zu minimieren. Wenn die Busplatine
eine bestimmte Länge überschreitet muß man unter Umständen
auch mit
Reflexionen rechnen, dann wirds schwieriger, und man muß auf Impedanzen
achten.
Grundsätzlich ist es immer eine gute Idee, beim Layout eine
Versorgungsspannungsleitung in der Nähe einer entsprechenden
Masseleitung zu führen. Die abgestrahlte Störstrahlung wächst
mit der
Fläche der Schleife, die der Stromkreis bildet.
Post subject: Massefuehrung bei digitalen Bussystemen
Posted: 2004-01-12 18:28:48
Replies: 30 Views: 2464
Martin Klaiber schrieb:
> Stefan Heinzmann <stefan heinzmann@yahoo.com> wrote:
>
>
>>Welche Signalfrequenzen werden denn auftreten,
>
>
> Auf der Busplatine selbst bin ich variabel. Auf den Karten habe ich
> Frequenzen bis max. 16MHz (aber nur rund um den Prozessor). Sonst eher
> unter 1MHz. Ich würde aber gerne eine zentrale Taktleitung über
den
> Bus legen, da die Karten einen synchronen Takt brauchen. Ich dachte so
> an 1MHz. Sollte ich diese Taktleitung mit Masseleitungen
einschließen?
Ist nicht so kritisch bei 1MHz. Bei 16MHz wäre es Pflicht. Da würde
ich
mir sogar ein differentielles Taktsignal überlegen.
>>bzw. welche Logikfamilien sollen zum Einsatz kommen?
>
>
> Tja, wenn ich das schon mal alles überblicken könnte. Wie
gesagt, der
> Aufbau soll auch als Experimentiersystem dienen, da ich manche Teile
> ausprobieren muss, um zu wissen, ob sie sich eignen.
>
> Manche Teile, die ich brauche, gibts halt nur in 5V-Logik, andere nur
> in 3,3V-Logik. Das wird ohnehin noch ein Problem, das alles miteinander
> zu verheiraten. Ich denke, auf dem Bus lege ich mich auf 5V fest, für
> die Businterfaces auf den Platinen werde ich wohl 74HC nehmen.
>
> Oder sollte ich eher 3,3V als Standard benutzen, also auch auf dem
> Bus (für die Daten, usw.)? Eine höhere Spannung bedeutet auch
einen
> höheren potentiellen Störabstand. Andererseits scheint 5V ja
langsam
> auszusterben.
Ok, wenn HC schnell genug ist, dann würde ich 3.3V Logikpegel bzw.
TTL-Pegel als Standard empfehlen (Low ist 0..400mV, High ist 2,4..3,3V).
Das bedeutet, daß man TTL-Eingänge direkt anschließen kann
(oder
allgemein alle Logikfamilien, die am Eingang TTL-kompatibel sind, z.B
HCT, ACT). Bei Ausgängen, die auf den Bus treiben sollte man nur
3.3V-Bausteine verwenden, da ansonsten alle daran angeschlossenen
Bausteine 5V-Kompatibel sein müssen, und darauf kann man sich nicht bei
allen Bausteinen verlassen.
Bei Bausteinen, die den Bus treiben, ist außerdem empfehlenswert, die
Logikbausteine so langsam wie möglich zu wählen, oder
Serienwidertände
in die Ausgänge zu schalten. Je schneller der Chip ist, desto schneller
schaltet der Ausgang, und je eher bekommt man Ärger mit Reflexionen,
Übersprechen, etc.
Also: Weise Selbstbeschränkung bei den Ausgängen erlaubt maximale
Kompatibilität bei den Eingängen.
>>Welchem Zweck dienen die 12V,
>
>
> Wird bisher noch nicht benötigt, aber ich will sie schonmal vorsehen,
> damit ich später nicht alles umbauen muss.
>
>
>>ist das für analoge Zwecke (z.B. A/D-Wandlung, Verstärker,
etc.) wos
>>auf Störarmut ankommt?
>
>
> Nein, dafür gibt es +/- 15V (oder so) mit eigener Masse auf der
anderen
> Seite des Steckers.
>
>
>>Da Du mit doppelseitigen Platinen auskommen willst, werden die
schnellen
>>Logikfamilien wohl nicht in Frage kommen. Die Verteilung von drei
>>Spannungen wird das Layout der eingesteckten Karten nicht so einfach
>>machen, insbesondere wenn die Massen auch noch getrennt gehalten werden
>>sollen.
>
>
> Sie müssen nicht getrennt sein, wenn es nichts bringt. Ich bin in
> Digitaltechnik nicht so fit, aber bei Analogschaltungen ist es oft
> vorteilhaft, wenn man Masseleitungen getrennt hält und nur im
Netzteil
> zusammenschaltet. Zumindest die Möglichkeit zu haben, ist oft
nützlich.
Im Analogfall has Du recht. Bei Digitaltechnik kanns helfen, aber man
ist immer in Gefahr, daß unterschiedliche Massepegel zu Fehlschaltungen
führen (Ground Bounce). Da hier nicht viel Störabstand vorhanden ist,
ist es am besten, wenn man die Masse so "fest" wie möglich
macht. Das
bedeutet Vorsicht beim Layout, und ordentliche Abblockkondensatoren.
>>Falls die Logik nicht besonders schnell sein soll und die 12V nicht
>>besonders störarm sein müssen, würde ich die Massen
gemeinsam halten,
>>auch auf der Busplatine.
>
>
> Ok.
>
>
>>Die Steckerbelegung ist ok, eine Massefläche auf der Busplatine
ist
>>nur im Bereich der Stromversorgungspins nötig. Im Signalbereich
würde
>>ich stattdessen überlegen, ob man im Layout eine Masseleitung
zwischen
>>jede Signalleitung bekommt, um das Übersprechen zwischen einzelnen
>>Signalleitungen zu minimieren.
>
>
> Könnte ich machen, die A-Seite des Steckers ist derzeit noch fast
frei.
> Aber ich wollte mir auch noch ein bißchen Spielraum für
Erweiterungen
> offenhalten. Das Übersprechen steigt doch mit der Frequenz, oder?
Wenn
> ich auf dem Bus mit, sagen wir 100kHz bis 500kHz auskomme, könnte ich
> mir dann die Masseleitungen zwischen den Signalleitungen sparen?
Die Masseleitungen müssen nicht unbedingt auch auf den Pins liegen. Ich
dachte eher daran, sie nur auf der Busplatine zwischen die
Signalleitungen zu legen.
Das Übersprechen steigt mit der Frequenz, korrekt. Aber der
entscheidende Punkt hier ist die Flankensteilheit der Signale (die ja
nach Fourier auch wieder einer Frequenz entspricht). Bei entsprechend
limitierter Flankensteilheit kann man in der Tat auf Schirmleitungen
verzichten.
> Würde eine Massefläche unter den Signalleitungen den gleichen
Effekt
> haben, wie je eine Masseleitung zwischen den Signalleitungen?
Der Zweck ist die kapazitive Kopplung zu verringern. Eine Massefläche
hilft da zwar auch, aber wie stark hängt vom Leiterbahnabstand und vom
Abstand der Massefläche ab (Bei Dir dürfte die Massefläche ja
einen
Abstand von 1,6mm oder 2,5mm zu den Signalen haben, da sind die
Signalleitungen schon näher beieinander. Auf der anderen Seite ist eine
Massefläche induktionsärmer. Für lange Busplatinen könnte
das den
Ausschlag geben.
>>Wenn die Busplatine eine bestimmte Länge überschreitet
muß man unter
>>Umständen auch mit Reflexionen rechnen, dann wirds schwieriger,
und
>>man muß auf Impedanzen achten.
>
>
> Theoretisch könnte der Bus so lang werden, wie so ein
Baugruppenträger
> breit ist. Praktisch vermutlich maximal die Hälfte.
Bei einer ganzen Baugruppenbreite wirds schon langsam kritisch mit
Reflexionen, auf jeden Fall bei allem was schneller als 74HC ist.
Serienwiderstände in Bustreiberausgängen sind das mindeste, was Du
vorsehen solltest. Am besten wäre natürlich, wenn man die Impedanz
der
Busleitungen kontrollieren könnte (durch Dimensionierung der
Leiterbreiten/Dicken/Abstände), und an den Enden der Busplatine passend
terminieren würde. Aber für Deine Zwecke ist das wohl overkill.
Entscheidend scheint mir zu sein, daß die Steckkarten nicht zu scharfe
Treiber haben, dann kann man im Zweifel später bei einer besonders
langen Busplatine mehr Aufwand treiben.
>>Grundsätzlich ist es immer eine gute Idee, beim Layout eine
>>Versorgungsspannungsleitung in der Nähe einer entsprechenden
>>Masseleitung zu führen. Die abgestrahlte Störstrahlung
wächst mit der
>>Fläche der Schleife, die der Stromkreis bildet.
>
>
> Schirmen die Masseleitungen auch ab, oder ist das Wunschdenken? Wenn
> sie schirmen, wäre es dann besser, ich würde die Pins so
beschalten?
>
> A1: GND C1: +12V
> A2: +12V C2: GND
> A3: GND C3: +5V
> A4: +5V C4: GND
> A5: GND C5: +3V3
> A6: +3V3 C6: GND
>
> Jede spannungsführende Leiterbahn wäre dann von drei Seiten von
Masse
> umschlossen. Oder doch am Besten eine Massefläche verwenden und auf
> einer Seite des Steckers anschließen?
Keine schlechte Idee, aber erwarte keine Wunder.
Noch was: Je schneller die Logik wird (schnell im Sinne von steilen
Flanken), je mehr zusätzliche Masseverbindungen sind nötig, und sie
müssen in unmittelbarer Nähe der Signalleitungen liegen. Auf dem Bus
kann es deswegen günstig sein, mit differenziellen Signalen zu arbeiten.
ECL macht das seit Jahr und Tag, aber neuerdings gibts auch LVDS etc.
Das kann sogar auf doppelseitigen Platinen gehen, man wird aber korrekt
terminieren müssen.
Post subject: Massefuehrung bei digitalen Bussystemen
Posted: 2004-01-13 16:20:02
Replies: 30 Views: 2464
Martin Klaiber schrieb:
> Stefan Heinzmann <stefan heinzmann@yahoo.com> wrote:
>
>
>>Ok, wenn HC schnell genug ist, dann würde ich 3.3V Logikpegel bzw.
>>TTL-Pegel als Standard empfehlen (Low ist 0..400mV, High ist
2,4..3,3V).
>>Das bedeutet, daß man TTL-Eingänge direkt anschließen
kann (oder
>>allgemein alle Logikfamilien, die am Eingang TTL-kompatibel sind, z.B
>>HCT, ACT).
>
>
> Ok. Wie mache ich es anders herum? Also bei einer Platine in TTL-Logik,
> die Signale auf einen 3,3V-Bus geben will? Ein Spannungsteiler am
> Ausgang? Schwierig wird es dann, wenn ich bidirektionale Treiber wie
> den 74HC245 einsetzen will. Da kann sowohl die 3,3V-Seite (Bus), wie
> die 5V-Seite (Platine) sowohl ein Eingang als auch ein Ausgang sein.
>
> Bei TI habe ich ein Dokument gefunden, das Interfacing zwischen allen
> möglichen Logikfamilien beschreibt, aber leider nur für den
Fall, dass
> beide Bausteine die gleiche Versorgungsspannung haben :-/
Da gibts praktisch beliebig viele Lösungen ;-)
Im einfachsten Fall (geringe Geschwindigkeitsanforderungen) kann man
einen Serienwiderstand in Reihe zum Ausgang des 5V-Chips schalten, und
sich auf die Eingangsschutzdioden des 3,3V-Chips verlassen. 100 Ohm
solltens schon sein. Bei TTL-Logik (74LS) kann man u.U. sogar den
Widerstand sparen, weil diese aufgrund der Ausgangsbeschaltung sowieso
nicht über 4,2V hinauskommen, und den Rest übernimmt der
Ausgangswiderstand des Treibers. Besser ists allerdings wenn man für
den Ausgang einen 3,3V-Chip nimmt. Problematisch kann nämlich da auch
die Reihenfolge sein, in der die Spannungsversorgungen
hochkommen/abfallen. Es gibt Chips, die ihrerseits an den Eingängen
5V-tolerant sind, falls man innerhalb der Karte 5V-Logik hat (z.B. 74LV).
Für bidirektionale Bustreiber gibts ebenfalls 5V-tolerante
3,3V-Bausteine (z.B. SN74LV245A). Die betreibt man mit 3,3V und braucht
sich keine Sorgen zu machen wenn man 5V-Bausteine anschließt. Das hat
den Vorteil, daß alle am Bus sitzenden Bausteine an der gleichen
3,3V-Versorgung hängen und damit gleichzeitig ein-/ausgeschaltet werden.
>>Bei Ausgängen, die auf den Bus treiben sollte man nur
3.3V-Bausteine
>>verwenden, da ansonsten alle daran angeschlossenen Bausteine
>>5V-Kompatibel sein müssen, und darauf kann man sich nicht bei
allen
>>Bausteinen verlassen.
>
>
> Gibt es HCMOS-Bausteine, die genau das gewährleisten? Die man z.B.
mit
> 3,3V betreiben kann, die aber dennoch TTL-Pegel am Eingang abkönnen?
> Wenn ja, dann wären diese Teile genau das Richtige für mich.
Wenn man HCMOS (74HC) mit 3,3V versorgt, sind die Eingänge praktisch
TTL-kompatibel. Ein High-Pegel ist 70%-100% VCC, ein Low-Pegel ist
0%-30% VCC. Das paßt zu TTL. Ebenso ists mit 74LV.
>>Im Analogfall has Du recht. Bei Digitaltechnik kanns helfen, aber man
>>ist immer in Gefahr, daß unterschiedliche Massepegel zu
Fehlschaltungen
>>führen (Ground Bounce). Da hier nicht viel Störabstand
vorhanden ist,
>>ist es am besten, wenn man die Masse so "fest" wie
möglich macht. Das
>>bedeutet Vorsicht beim Layout, und ordentliche Abblockkondensatoren.
>
>
> Besteht die Gefahr, dass man sich über die parasitären
Induktivitäten
> der Leiterbahnen und die Abblockkondensatoren Schwingkreise baut, die
> von den steilen Impulsen angeregt werden können?
Ja. Die Leitungen "klingeln" auf dem Oszillogramm merklich. Man
braucht
aber einen schnellen Oszillografen, um etwas zu sehen. Schlimmer noch,
Abblockkondensatoren haben selber parasitäre Induktivitäten und damit
eine Eigenresonanzfrequenz. Bei schneller Logik kommt es daher
inzwischen vor, daß 10nF-Kondensatoren besser abblocken als
100nF-Kondensatoren, obwohl von der Kapazität das Umgekehrte der Fall
sein müßte.
>>Die Masseleitungen müssen nicht unbedingt auch auf den Pins
liegen. Ich
>>dachte eher daran, sie nur auf der Busplatine zwischen die
>>Signalleitungen zu legen.
>
>
> Stimmt. Mal schauen, ob ich das hinkriege.
>
>
>>Bei einer ganzen Baugruppenbreite wirds schon langsam kritisch mit
>>Reflexionen, auf jeden Fall bei allem was schneller als 74HC ist.
>>Serienwiderstände in Bustreiberausgängen sind das mindeste,
was Du
>>vorsehen solltest.
>
>
> Ok, hast Du mir eine Größenordnung für den Wert?
25-33 Ohm. Einige Bustreiber werden mit eingebauten Serienwiderständen
angeboten.
>>Am besten wäre natürlich, wenn man die Impedanz der
Busleitungen
>>kontrollieren könnte (durch Dimensionierung der
>>Leiterbreiten/Dicken/Abstände),
>
>
> Na, dazu kenne ich mich damit zu wenig aus.
Stichworte für die Weiterbildung wären hier: Transmission Line,
Microstrip.
>>und an den Enden der Busplatine passend terminieren würde.
>
>
> Das könnte ich ja dennoch machen.
Das ist natürlich am effektivsten, wenn man die Impedanz der
Leiterbahnen kennt...
Das Vorhandensein eines möglichst schnellen Oszilloskops vorausgesetzt,
kannst Du ja mal folgende Übungen machen:
Bau Dir einenen kleinen Oszillator mit schnellem Treiber, z.B. aus einem
Quarzoszillator (Frequenz einstellige MHz) und einem 74AC04 (gut
abblocken!). Du kannst alle 6 Inverter des Treibers parallel schalten,
das gibt schnelle Flanken. Zum Üben kannst Du das Signal in ein Stück
Koaxialkabel einspeisen, das hat nämlich eine definierte Impedanz. An
der Einspeisestelle wird auch das Oszi angeschlossen (T-Stück). Das
andere Ende des Kabels bleibt offen. Jetzt kann man schön Reflexionen
sehen. Die Laufzeit im Kabel ist ca. 20cm/ns, bei 1m Kabel sieht man die
Reflexion auf dem Oszi also bei 10ns (hin+rück), vorausgesetzt das
Gerät
ist schnell genug (Anstiegszeit sollte deutlich unter 10ns sein).
Terminiert man das Kabel am offenen Ende korrekt, müßte die
Reflexion
verschwinden. Ein Kurzschluß erzeugt eine Reflexion mit umgekehrtem
Vorzeichen (Vorsicht, 74AC04 nicht überlasten! Ggf. Serienwiderstand
verwenden).
Derlei Experimente schärfen den Verstand für Messungen am
eigentlichen
"Objekt". Man kann z.B. den Effekt eines Serienwiderstandes im
Ausgang
studieren. Man kann auch den Ausgang des 74AC04 auf die Busplatine geben
und dabei mit Terminierungen experimentieren. Korrekte Terminierung kann
man so experimentell ermitteln.
Leider brauchts dafür ein Oszilloskop mit mehr Bandbreite als ein
Voltcraft-Bastelteil. 100MHz würde ich als untere Grenze ansehen. Profis
verwenden für so etwas ein TDR-Gerät (Time Domain Reflectometry),
aber
das kostet. Dafür sind die Dinger so schnell, daß man die Stelle, an
der
eine Reflexion stattfindet, auf den cm genau auflösen kann.
Post subject: Massefuehrung bei digitalen Bussystemen
Posted: 2004-01-13 18:19:06
Replies: 30 Views: 2464
Stefan Heinzmann schrieb:
[...]
> Bau Dir einenen kleinen Oszillator mit schnellem Treiber, z.B. aus einem
> Quarzoszillator (Frequenz einstellige MHz) und einem 74AC04 (gut
> abblocken!). Du kannst alle 6 Inverter des Treibers parallel schalten,
> das gibt schnelle Flanken. Zum Üben kannst Du das Signal in ein
Stück
> Koaxialkabel einspeisen, das hat nämlich eine definierte Impedanz. An
> der Einspeisestelle wird auch das Oszi angeschlossen (T-Stück). Das
> andere Ende des Kabels bleibt offen. Jetzt kann man schön Reflexionen
> sehen. Die Laufzeit im Kabel ist ca. 20cm/ns, bei 1m Kabel sieht man die
> Reflexion auf dem Oszi also bei 10ns (hin+rück), vorausgesetzt das
Gerät
> ist schnell genug (Anstiegszeit sollte deutlich unter 10ns sein).
> Terminiert man das Kabel am offenen Ende korrekt, müßte die
Reflexion
> verschwinden. Ein Kurzschluß erzeugt eine Reflexion mit umgekehrtem
> Vorzeichen (Vorsicht, 74AC04 nicht überlasten! Ggf. Serienwiderstand
> verwenden).
>
> Derlei Experimente schärfen den Verstand für Messungen am
eigentlichen
> "Objekt". Man kann z.B. den Effekt eines Serienwiderstandes im
Ausgang
> studieren. Man kann auch den Ausgang des 74AC04 auf die Busplatine geben
> und dabei mit Terminierungen experimentieren. Korrekte Terminierung kann
> man so experimentell ermitteln.
>
> Leider brauchts dafür ein Oszilloskop mit mehr Bandbreite als ein
> Voltcraft-Bastelteil. 100MHz würde ich als untere Grenze ansehen.
Profis
> verwenden für so etwas ein TDR-Gerät (Time Domain
Reflectometry), aber
> das kostet. Dafür sind die Dinger so schnell, daß man die
Stelle, an der
> eine Reflexion stattfindet, auf den cm genau auflösen kann.
Hab das mal eben ausprobiert (um sicher zu sein, daß ich keinen Unsinn
erzähle):
10MHz Rechtecksignal (Anstiegszeit etwa 1ns) auf 1m Koaxkabel (50 Ohm)
nicht terminiert erzeugt ein schönes "Treppensignal" am Oszi.
Oszi-Bandbreite 500MHz. Immer noch gut erkennbar bei 80MHz Bandbreite,
allerdings siehts da deutlich harmloser aus. Ein 20MHz Voltcraft Oszi
sieht nix. Nicht der geringste Hinweis auf ein Problem.
Das "Treppensignal" wäre insbesondere als Taktsignal
problematisch, weil
es 10ns lang im undefinierten Pegelbereich zwischen high und low
herumeiert, bevor es sich entschließt, einen definierten Pegel
anzunehmen. Da kann ein Flipflop schon mal doppelt triggern.
Jetzt ist zwar keine Busplatine einen Meter lang, aber eine Rackbreite
ist nicht *so* viel weniger, und auch 5ns können schon reichen, um ein
Flipflop zu narren.
Post subject: Massefuehrung bei digitalen Bussystemen
Posted: 2004-01-17 21:00:55
Replies: 30 Views: 2464
Martin Klaiber schrieb:
> Udo Piechottka <ifmd.messdatensysteme@t-online.de> wrote:
>
>
>>Kritisch ist in jedem Fall die Zusammenführung von analoger und
digitaler
>>Masse.
>
>
>>Diese führt man i.A. getrennt und führt sie an der Stelle, an
der beide
>>Massepotentiale gebraucht werden, zusammen. Das ist der A/D-Wandler
nebst
>>umliegender Schaltung. Verbindungspunkt und auch einziger liegt
direkt am
>>Wandler.
>
>
> Was macht man denn, wenn man mehrere ADC hat? Genauer: mehrere
> Steckkarten mit je einem ADC?
>
>
>>Werden die Massepunkt an einer anderen Stelle verbunden, werden die
bzgl.
>>des Wandler-Massepunktes abfallenden Spannungen das Meßergebnis
>>beeinflussen.
>
>
> Stimmt. Zumindest dann, wenn man massebezogen misst. Wenn man ADC mit
> Differnzeingängen verwendet, wäre das Massepotential weniger
kritisch,
> oder? Hm, dann bräuchte ich aber auch einen echten
Differenzverstärker
> mit zwei Gegentaktausgängen oder Übertrager für die
Vorverstärkung :-/
> Das wird ja immer komplizierter.
Es ist auch kompliziert. Je verteilter das System ist, desto mehr
Probleme dieser Art hat man. Die Chancen sinken rapide, daß man die
Illusion einer einheitlichen Masse aufrecht erhalten kann. Es hilft auch
nichts, durch möglichst "fette" Leitungen den Widerstand
herunterzudrücken, da ziemlich schnell induktive Effekte die Oberhand
gewinnen. Auch ein fingerdickes Kabel hat eine Leitungsinduktivität.
Wann immer man A/D-Wandlung (oder umgekehrt D/A-Wandlung) mit
nichttrivialer Genauigkeit braucht, kommt man nicht darum herum, sich
genau zu überlegen wo die Ströme fließen, auch die
unerwünschten, und
welchen Einfluß das auf die Genauigkeit hat. Außerdem sollte man
sich
die Bandbreite überlegen. Mehr Bandbreite als nötig heißt auch
mehr
Störanfälligkeit als nötig.
Wenn in einem System mit mehreren Karten ADCs verwendet werden, dann
sollte die Verbindung zwischen analoger Masse und digitaler Masse bei
der Stromversorgung erfolgen und nicht auf den Karten. Das heißt
daß auf
den Karten ein gewisses Differenzsignal zwischen beiden Massen auftritt.
In den meisten Fällen reicht die Störsicherheit der Digitalsignale
aus,
so daß keine Fehler auftreten, obwohl der ADC von der Analogspeisung
versorgt wird und die ansteuernde Schaltung von der Digitalspeisung.
Wenn man z.B. 5V-CMOS-Logikpegel verwendet, dann kann man sich u.U. bis
zu 1V Differenz zwischen den Massen leisten bevor man Datenfehler
bekommt. Wenn das nicht genug ist, muß man ggf. auf der Digitalseite
isolieren, z.B. durch Optokoppler, Impulsübertrager o.Ä.
Mit anderen Worten, da die Digitalseite in der Regel toleranter bzgl.
Störungen ist, sollte man den ADC/DAC von der analogen Seite her
versorgen.
Es stimmt zwar, daß ein ADC mit Differenzeingang weniger kritisch bzgl.
Massepotential ist, aber ich würde mich nicht darauf verlassen. Man
müßte sich schon die Gleichtaktunterdrückung ansehen, und wie
sie sich
über die Frequenzbereiche hinweg darstellt.
Man braucht nicht unbedingt einen "echten" Differenzverstärker
für einen
ADC mit Differenzeingang. Wenn die Frequenzen nicht allzu hoch sind,
dann erhält man auch befriedigende Ergebnisse mit separaten
konventionellen Operationsverstärkern. Echte Differenzverstärker sind
leider noch recht teuer.
Wenn man das zu wandelnde Analogsignal von weiter her heranschaffen muß,
dann muß man sich übrigens sowieso überlegen, wie man das
störsicher
bewerkstelligt. Da kann durchaus nochmal eine galvanische Trennung nötig
sein. Oder symmetrische Übertragung. Oder Stromschleife. Es gibt da
einen Haufen Varianten.
Post subject: Massefuehrung bei digitalen Bussystemen
Posted: 2004-01-22 20:08:53
Replies: 30 Views: 2464
jetmarc schrieb:
>>Wenn ich auf jeder Karte einen lokalen Bezugspunkt habe, auf den ich
>>mich jeweils beziehe, wofür brauche ich dann eine eigene
Masseleitung
>>zu jeder Steckkarte? Wenn die Eingangsbuchse und die Masse des ADC
>>sich auf diese lokale Bezugsmasse beziehen, ist ihnen doch egal, was
>>zwischen der Karte und dem Netzteil passiert, oder?
>
>
> Wenn Du die Karten komplett isolieren kannst, ja. Allerdings gibt es
> zwei Probleme: zum einen externe Verbindungen (zB ein 6-kanal Eingang
> aus 3 Stereo ADC Karten "basteln" -> externe Verbindung der 3
Karten).
>
> Zum anderen ist die Spannungsversorgung aus dem gemeinsamen Regler
> ein globales "analoges Signal" - bereits der erste Kandidat der
die
> Forderung nach Isolation verletzt. Je mehr die Masse einer Karte von
> der des Netzteils abweicht, desto gestoerter erscheint die Versorgung
> (selbst wenn sie stabil ist wie ein Stein).
>
> Merkliche Auswirkungen erwarte ich aber erst wenn man Verbraucher mit
> Sensoren kombiniert, zB eine Verstaerkerkarte oder sowas.
Mit Verlaub, diese Beschreibung führt in die Irre. Sobald externe
Geräte
ins Spiel kommen, die ihre eigenen Masse-Arrangements haben, läßt
sich
die "reine" Sternpunkt-Lehre sowieso nicht mehr aufrechterhalten.
Nimm z.B. an zwei Geräte sind über ein Kabel miteinander verbunden.
Darin wird ein Analogsignal von Gerät A zu Gerät B übertragen.
Dazu
werden im Kabel eine Masseleitung und eine Signalleitung verwendet.
Beide Geräte sind über die Netzleitung mit Erde verbunden
(Schutzleiter). Dabei ist jedes Gerät so ausgelegt, daß die
Signalmasse
an einem einzigen Punkt im Gerät mit der Gehäusemasse und damit mit
Erde
verbunden ist. Wir haben jetzt eine Masseschleife. Sie führt über die
Erde und die Gehäusemasse beider Geräte, sowie über die
Masseleitung im
Signalkabel. Die Konsequenz ist, daß in dieser Schleife
Störströme
induziert werden, die über die Masseleitung im Signalkabel fließen.
Da
diese Leitung nicht aus Supraleiter besteht, ergibt sich ein
Spannungsabfall, der für den Signalempfänger in Reihe mit dem
Nutzsignal
liegt, der also das Nutzsignal stört.
Nota bene: Die vorbildliche Sternverdrahtung innerhalb der Geräte tut
nichts dazu, dieses Problem zu verhindern -- kann es auch nicht.
Was kann man tun?
1. Man kann versuchen zu verhindern, daß irgendwelche Ströme in der
Masseleitung fließen, so daß auf beiden Seiten der gleiche Pegel
herrscht.
2. Man kann differenzielle Signalisierung verwenden. Da sich diese
nicht auf Masse bezieht, spielen Differenzen im Massesignal keine Rolle
(vorausgesetzt, die Gleichtaktunterdrückung im Empfänger ist gut
genug).
3. Man kann Stromsignale statt Spannungssignale verwenden (Stromschleifen)
Jede dieser Methoden hat ihr Für und Wider, und ihre Untervarianten.
Eine sehr wichtige Variante hängt mit der Kabelschirmung zusammen. Diese
sollte man in der Regel an beiden Enden mit der Gehäusemasse verbinden,
und zwar so direkt wie möglich beim Stecker (Nicht mit der Signalmasse!
Das ist ein sehr verbreiteter Fehler). Der Effekt ist dann, daß die
Masseschleife über Schirm und Gehäusemasse führt. Die
Ströme geraten
dann nicht in die interne Masseverkabelung des Geräts, also fließen
sie
nicht über die Signalmasseleitungen, wo sie das Nutzsignal stören
würden. Im Grunde bildet dann die Kabelschirmung eine Fortsetzung der
Gerätegehäuse.
Dadurch wird noch nicht zuverlässig verhindert, daß die Signalmassen
zweier Geräte auf verschiedenen Pegeln liegen, insbesonders wenn sie
nicht in unmittelbarer Nähe zueinander stehen. Das geht eigentlich
überhaupt nicht. Selbst wenn man Supraleiter verwenden würde,
hätten die
immer noch eine Leitungsinduktivität. Man kommt also unter Umständen
nicht drumherum, den Unterschied irgendwie zu kompensieren. Dazu braucht
man entweder im sendenden Gerät oder im empfangenden Gerät einen
Differenzverstärker oder Übertrager, um die Signalmassen nicht
miteinander verbinden zu müssen -- falls man nicht gleich komplett
differenziell arbeitet.
Der Zweck einer Sternverkabelung innerhalb eines Geräts ist ein anderer:
Man versucht, zu verhindern, daß durch die Masseverdrahtung im
empfindlichen Teil einer Schaltung irgendwelche Ströme fließen, die
mit
dem Nutzsignal nichts zu tun haben. Das können Ströme aus
Nachbarschaltungen sein, in welchem Fall die Kanaltrennung leidet, oder
es können induzierte Signale sein, die von Störquellen im Gerät
(z.B.
Netzteil) kommen. Von außen kommende Signale sollten ja möglichst
schon
vom Gehäuse abgeschirmt sein.
Eine separate Masseleitung von jeder Karte zum Massesternpunkt brauchts
also nicht. Es kann durchaus "Untersternpunkte" geben, die im
Gerät
verteilt sind. Es handelt sich also eher um eine "Baumverkabelung"
als
eine "Sternverkabelung". Solch ein Untersternpunkt könnte sein
z.B. der
Masseübergabepunkt an jedem Kartensteckplatz. Entscheidend ist es,
Schleifen zu vermeiden, und sich bewußt zu werden, wo welche Ströme
fließen (können). In den Teil der Signalmasse, der als
Signalreferenz
verwendet wird, gehören weder Ströme der Stromversorgung, noch
Störströme aus Masseschleifen.
Das Thema Masse und Schirmung ist nicht ganz einfach, und es werden
viele Fehler dabei gemacht. Das Problem ist, daß mans hier mit
"Bauteilen" zu tun hat, die nicht im Schaltplan stehen. Eine Leitung
ist
eben nicht unbedingt eine direkte Verbindung zwischen zwei Punkten. Der
Begriff "Masse" suggeriert dazu noch, man hätte es mit einem
fetten
Stück Metall zu tun, der überall den gleichen Pegel aufweist. Damit
kann
man ganz schön daneben liegen. Ein gern gemachter Fehler ist es auch, in
Gleichströmen und Widerständen zu denken. Den Widerstand kann man
beliebig verkleinern, die Induktivität nicht. Auch ein daumendickes
Massekabel hat eine Induktivität. Je höher die Frequenz der
Störsignale
ist, desto weniger interessiert der Leitungswiderstand.
Post subject: Massefuehrung bei digitalen Bussystemen
Posted: 2004-01-23 12:29:12
Replies: 30 Views: 2464
Martin Klaiber schrieb:
> Stefan Heinzmann <stefan heinzmann@yahoo.com> wrote:
>
>
>>Beide Geräte sind über die Netzleitung mit Erde verbunden
>>(Schutzleiter). Dabei ist jedes Gerät so ausgelegt, daß die
Signalmasse
>>an einem einzigen Punkt im Gerät mit der Gehäusemasse und
damit mit Erde
>>verbunden ist. Wir haben jetzt eine Masseschleife.
>
>
> Eine Option wäre, dass man diese Erde-Masse-Verbindung bei einem der
> Geräte auftrennbar macht. Die Erde-Gehäuse-Verbindung bleibt
natürlich
> bestehen. Ist so etwas nach VDE erlaubt?
Ja, solange keine berührbaren Teile im Fehlerfall spannungsführend
werden können, ohne daß eine Sicherung ansprechen würde. Mit
anderen
Worten, es dürfen aus dem Gehäuse keine nicht-geschützten Teile
herausragen, z.B. Stecker.
Man muß sich allerdings darüber im Klaren sein daß im
Gerät zwischen
Gehäuse und Schaltung eine beträchtliche Koppelkapazität
vorhanden ist.
Je höherfrequent die Störung ist, desto weniger wird die Auftrennung
der
Masse bringen. Für Netzbrumm ist das allerdings recht effektiv.
>>Eine sehr wichtige Variante hängt mit der Kabelschirmung zusammen.
Diese
>>sollte man in der Regel an beiden Enden mit der Gehäusemasse
verbinden,
>
>
> Warum denn an beiden Enden? Über den Schirm soll doch gar kein Strom
> fließen, zumindest nicht von Gerät zu Gerät. Um
Störungen abzuleiten,
> reicht es doch, wenn der Schirm einseitig mit dem Gehäuse verbunden
> ist. Das müsste eigentlich auch die von Dir oben skizzierten Masse-,
> bzw. Brummschleifen vermeiden.
Da die Signalmasse doch verbunden werden muß würde dennoch eine
Masseschleife entstehen, und der Fehlerstrom würde diesmal über die
Signalmasse fließen. Das ist noch schlechter.
Die Schirmung an einer Seite aufzutrennen wird oft bei differenzieller
Signalübertragung gemacht. Manche Leute machen sogar eine Regel daraus,
den Schirm nur an einer Seite anzuschließen (one-end-only rule), wobei
dann immer die Diskussion losgeht, an welcher. Wie im Fall oben kann man
dadurch den Netzbrumm recht gut unterdrücken. Die Sache ist aber nicht
besonders effektiv bei hochfrequenten Störungen, z.B. bei
danebengelegtem Handy oder bei Einkopplung von Radiosendern. Im
Gegenteil, man kann so durchaus ein Problem durch ein anderes ersetzen.
Im HF-Bereich wird man kaum irgendwo ein Kabel finden, bei dem der
Schirm an einer Seite abgetrennt wurde. Wer diese Kur anwenden will,
sollte wenigstens durch einen Kondensator (z.B. 10nF) am offenen Ende
die HF zum Gehäuse ableiten, und zwar auf möglichst kurzem Weg.
>>Dadurch wird noch nicht zuverlässig verhindert, daß die
Signalmassen
>>zweier Geräte auf verschiedenen Pegeln liegen, insbesonders wenn
sie
>>nicht in unmittelbarer Nähe zueinander stehen. Das geht eigentlich
>>überhaupt nicht. Selbst wenn man Supraleiter verwenden würde,
hätten die
>>immer noch eine Leitungsinduktivität. Man kommt also unter
Umständen
>>nicht drumherum, den Unterschied irgendwie zu kompensieren. Dazu
braucht
>>man entweder im sendenden Gerät oder im empfangenden Gerät
einen
>>Differenzverstärker oder Übertrager, um die Signalmassen
nicht
>>miteinander verbinden zu müssen -- falls man nicht gleich komplett
>>differenziell arbeitet.
>
>
> So aufwendig muss es nicht sein. Meine Signalquellen werden zu 99%
> Mikrofone sein. Der Mikrofonverstärker kommt entweder in den Griff
> des Mikrofons oder auf die Karte. Auf jeden Fall ist kein Mikrofon
> mit einem anderen galvanisch verbunden. Ganz selten werde ich evtl.
> mit zwei Karten an einem Objekt messen (z.B. Strom und Spannung an
> einem Bauteil). Für solche Fälle bräuchte ich dann
Differenzeingänge.
>
> Mit vier Widerständen kann man ja aus einem normalen OpAmp einen
> Differnzverstärker machen. Würde das für solche Zwecke
reichen, oder
> bräuchte ich dafür ein Spezialbauteil?
Das würde im Normalfall reichen (es sei denn man braucht sehr hohe
Eingangswiderstände, dann muß es ein Instrumentierverstärker
sein). Die
Gleichtaktunterdrückung hängt dabei davon ab, wie genau die
Widerstände
übereinstimmen. 1%-Widerstände sollten schon sein, damit kann man
ohne
weitere Trimmung um die 45dB Gleichtaktunterdrückung erreichen. Wenns
noch genauer sein muß, dann kann es günstiger sein, auf integrierte
Differenzverstärker zurückzugreifen, z.B.
Instrumentierverstärker, aber
wenn sowas nötig ist, dann hat mans entweder mit extrem empfindlichen
Signalen zu tun, oder mit zu viel Störsignal auf dem Leiterpaar, so
daß
ich mir überlegen würde, ob nicht was Anderes faul ist, was man
vorher
beheben sollte.
Die Eingangsimpedanz des normalen Differenzverstärkers ist übrigens
nicht gleich an beiden Eingängen. Bei besonders langen Kabeln,
höheren
Signalfrequenzen und/oder Übertragung mit definierter, angepaßter
Impedanz mag es erforderlich sein, daß auch die Eingangsimpedanz
symmetrisch ist. Das erreicht man entweder mit Übertragern, mit
Instrumentierverstärkern, oder mit der SuperBal-Schaltung.
Ein Mikrofon ist schon von Haus aus eine differenzielle Signalquelle.
Das paßt wunderbar zu differenzieller Übertragung. Bei
Gesangsmikrofonen
ist der Kabelschirm mit dem Metallgehäuse verbunden. Dadurch ist bei
korrekter Masseverkabelung das Metallgehäuse mit der Erde verbunden. Das
führt dazu, daß bei unzureichender Schutzleiterverkabelung
Kriechströme
auftreten können, die bei Berührung mit den Lippen ziemlich
unangenehm
werden können. Bei Lifeauftritten ist das immer wieder ein Problem,
wegen der oft chaotischen Verkabelung. Auch werden da oft Brummschleifen
ad-hoc durch (manchmal ziemlich planloses) Auftrennen von
Masseverbindungen behoben. Wenn man dabei die Erdung von Geräten
auftrennt, kann man das Leben der Musiker aufs Spiel setzen. Es hat da
schon üble Zwischenfälle gegeben.
Mikrofone sind recht niederohmige, niederpegelige Signalquellen. Das
Hauptproblem wird da die Rauscharmut des Vorverstärkers sein und die
Unterdrückung von HF-Einstreuungen.
Post subject: Massefuehrung bei digitalen Bussystemen
Posted: 2004-01-29 12:07:00
Replies: 30 Views: 2464
Martin Klaiber schrieb:
> Stefan Heinzmann <stefan heinzmann@yahoo.com> wrote:
>
> [OpAmps als Differenzverstärker beschalten]
>
>
>>Ein Mikrofon ist schon von Haus aus eine differenzielle Signalquelle.
>>Das paßt wunderbar zu differenzieller Übertragung.
>
>
> Es handelt es sich um eine Electret-Messkapsel von Sennheiser (genauen
> Typ müsste ich nachschauen, KHE irgendwas IIRC). Die Kapsel braucht
> einen FET möglichst dicht am Ausgang, vermutlich zur niederohmigen
> Auskopplung. Danach ist das Signal jedenfalls nicht mehr symmetrisch,
> vorher war es das vermutlich auch nicht. Aber das Kabel zu den ADC-
> Einschüben ist nicht lang, im Schnitt etwa zwei Meter.
Hm, Elektret-Mikrofone haben üblicherweise den FET schon drin. Sonst
wäre der Quellwiderstand so hoch daß schon ein bißchen
Kabelkapazität
einen merklichen Tiefpaß ergibt. Muß man bei dem Sennheiser-Mikro
den
FET extern dazubauen? In diesem Fall interessiert Dich vielleicht das: http://www.maxim-ic.com/quick view2.cfm/qv pk/3507
Bei nur 2m sollte auch unsymmetrisch kein Problem sein, solange Du
Signalmasse und Gehäusemasse nicht verwechselst ;-)
> Worüber ich mir noch nicht ganz klar bin ist, ob ich die
Verstärker
> in das Mikrofongehäuse einbaue. Der Vorteil wäre, dass die
Schaltung
> im ADC-Einschub einfacher ausfallen könnte (weniger Verstärkung)
und
> ich weniger Störungen auf dem Kabel einfange. Der Nachteil wäre,
dass
> ich für andere Messungen im NF-Kleinsignalbereich noch einen weiteren
> (externen) Vorverstärker bräuchte. Nur ist bisher noch nicht
klar, ob
> und wie häufig ich solche Messungen machen werde.
>
>
>>Mikrofone sind recht niederohmige, niederpegelige Signalquellen. Das
>>Hauptproblem wird da die Rauscharmut des Vorverstärkers sein und
die
>>Unterdrückung von HF-Einstreuungen.
>
>
> Ich werde erstmal mit den als Differenzverstärker beschalteten OpAmps
> experimentieren. Auf welche Parameter achte ich am Besten, wenn ich
> einen für Messzwecke geeigneten Typ suche?
>
> Für den Mikrofonverstärker hattest Du ja einen Parameter schon
genannt,
> das Rauschen. Dann sollte er auch bei hoher Verstärkung eine
Bandbreite
> bis etwa 100kHz haben.
Beim Rauschen spielt die Quellimpedanz eine entscheidende Rolle. Davon
hängt auch die Wahl des OpAmps ab. Siehe z.B. http://www.linear.com/pdf/dn140.pdf
Dann muß das Gain-Bandwidth-Product (GBW) einfach hoch genug sein.
In bestimmten Fällen braucht man hochohmige Differenzeingänge, dann
läufts auf einen Instrumentierverstärker hinaus.
Für Audio sind schließlich noch geringe harmonische Verzerrungen
interessant.
> Falls ich mal Gleichspannungswerte messen will, wäre wohl ein Typ mit
> geringem Eingangsoffset empfehlenswert. Das wäre vielleicht auch ein
> Argument dafür, den Mikroverstärker und den
Differenzverstärker im
> Eingang der Karte (der nicht so hoch verstärken muss) als getrennte
> Baugruppen zu behandeln. So könnte man jedenfalls ihre Eigenschaften
> optimieren.
Gleichspannung ist was ganz anderes als Audio. OpAmps, die ideal für
Audio sind, versagen u.U. bei DC. Ein bekanntes Beispiel ist der NE5532.
Das ist ein reinrassiger Audio-OpAmp, der keine Kompromisse für
DC-Anwendungen macht.
Einen universellen Verstärker für alles zu konstruieren ist nicht so
einfach. Das größte Problem dabei ist daß man für jedes
Problem die
passende Bandbreite und Eingangsimpedanz wählen sollte. Zu viel
Bandbreite ist schlecht, weil man sich nur zusätzliches Rauschen und
größere Empfindlichkeit für Störungen einhandelt.
Auch A/D-Wandler sind üblicherweise für das eine oder das andere
optimiert. Auch an der Stelle würde ich nicht damit rechnen, eine gute
Universallösung zu bekommen. Schließlich muß man noch darauf
achten, daß
der verwendete OpAmp zum Signaleingang des A/D-Wandlers paßt. Das ist
wieder eine Impedanzfrage. Es gibt auch etliche Wandler mit
symmetrischem Eingang.
> Wie sind denn die Eingangsstufen von Oszilloskopen aufgebaut? Nimmt man
> dafür spezielle OpAmps oder wird das diskret gemacht? Diese
Bandbreite
> bräuchte ich zwar nicht, aber die übrigen Eigenschaften wie
Offset,
> Verstärkung und Linearität wären schon eine feine Sache.
Meinst Du? Ich finde die absolute Genauigkeit nicht besonders gut. Bei
einem Oszi spielen 2% Fehler keine große Rolle. Den Offset kompensiert
man mit dem Positionsknopf. Die Linien driften sowieso während den
ersten 5 Minuten nach dem Einschalten in der Gegend herum. Die
Linearität und die Pulsantwort ist extrem wichtig bei Oszis. Früher
als
man noch Schaltpläne für die Geräte bekam waren diese
Verstärker mit
diskreten Bauteilen, oder gemischt aufgebaut. Heute ist das
wahrscheinlich in kundenspezifischen Chips integriert, über die nur der
Hersteller Bescheid weiß. Tektronix hatte mal eine Buchreihe in den 60er
Jahren wo die Schaltungstechnik im Detail beschrieben wurde (die
Concepts-Serie). Mit etwas Glück kannst Du vielleicht Gebrauchtexemplare
auftreiben (schick mir ne Kopie von allem was Du kriegen kannst, ich
bin interessiert!).
Post subject: Massefuehrung bei digitalen Bussystemen
Posted: 2004-01-31 10:33:05
Replies: 30 Views: 2464
Martin Klaiber schrieb:
> Stefan Heinzmann <stefan heinzmann@yahoo.com> wrote:
[...]
>>Dann muß das Gain-Bandwidth-Product (GBW) einfach hoch genug
sein.
>
>
> Bei 100kHz und 60dB wären das also 100MHz GBW. Das ist schon ziemlich
> viel. Spielt da nicht auch noch die Slew-Rate mit rein? Ein OpAmp, der
> eine hohe Verstärkung bei niedrigen Frequenzen hat, hat ja dennoch
eine
> obere Grenzfrequenz, auch wenn die Verstärkung nur Eins beträgt.
Oder
> kann man das tatsächlich so gegeneinander in Beziehung setzen, dass
> man also sagen kann, dass ein Typ, der bei 1Hz 120dB verstärken kann,
> bei einer Verstärkung von 1 eine Bandbreite von 1MHz hat?
Im Prinzip schon. Nicht so viele OpAmps haben allerdings eine
Leerlaufverstärkung von über 120 dB. Die Slew-Rate begrenzt nicht die
Verstärkung, sondern die maximale Ausgangsamplitude bevors verzerrt.
Oder - andersrum gesehen - die maximale Bandbreite für Vollaussteuerung.
Dann gibts auch OpAmps, bei denen andere Regeln gelten. Beispiel:
Current-Feedback-Amplifier.
>>In bestimmten Fällen braucht man hochohmige
Differenzeingänge, dann
>>läufts auf einen Instrumentierverstärker hinaus.
>
>
> So extrem hochohmig muss es in meinem Fall wohl nicht sein. 1MegOhm
> sollte für die meisten Fälle reichen.
Das betrachte ich schon als hochohmig. Ein normaler Differenzverstärker
für Audio hätte eher so etwa um die 10kOhm Eingangswiderstand. Du
hast
selbst schon von Oszilloskopen geredet. Die haben auch
Eingangswiderstände von 1MOhm, und Du weißt daß man da schon
die
Tastköpfe an die Eingangskapazität anpassen muß, um
Verzerrungen zu
vermeiden. Da gehts um ein paar Pikofarad, und das Testsignal ist eine
1kHz Rechteckschwingung. Eine Daumenregel, um das Gefühl für die
Verhältnisse zu verbessern: Bei 100kHz wirken 1.6pF wie 1MOhm.
[...]
> Die Bandbreite liegt durch die Beschränkung auf den NF-Bereich fest.
> 100kHz sollte dicke reichen.
>
> Außer beim Mikro ist die Quellimpedanz der Signalquellen unbekannt.
> Eigentlich dachte ich an 1MegOhm Eingangsimpedanz, aber was ist, wenn
> ich mal eine hochohmige Röhrenschaltung als Prüfling habe? Ich
denke,
> ich werde dem Mikrofon einen eigenen Verstärker im Gehäuse
spendieren
> und die Eingangsschaltung auf der Karte vorerst einfach halten.
>
> Wenn ich irgendwann doch noch was Spezielles brauche, muss ich es mir
> halt dazubauen. Sonst wird das eine endlose Planungsphase, wenn ich
> alle Eventualitäten berücksichtigen will. Mich kostet, als
Bastler,
> die Planungszeit zwar nichts, aber so langsam will ich auch mal mit
> dem Bauen anfangen.
Das meine ich eben. Versuche nicht, einen "Universalverstärker"
zu
bauen. Das wäre eine harte Nuß, und irgendwelche Kompromisse
wären immer
nötig. Stattdessen wäre meiner Ansicht nach ein
"hochpegeliger" Eingang
auf der Karte sinnvoll (dafür reicht ein einfacher
Differenzverstärker),
je nach Signalquelle muß man dann u.U. spezielle Vorverstärker
davorschalten. Das kann entweder extern oder als Aufsteckmodul auf der
Karte sein. Gut fände ich es, wenn man auf der Karte noch einen
konfigurierbaren Bandpaß hätte, mit dem man den interessanten
Frequenzbereich herausfiltern kann. Konfigurierbar heißt dabei nicht,
daß er durch Software einstellbar ist, sondern daß man die
passenden
Bauteile einlötet/einsteckt. Aber das ist nur meine Meinung, Du mußt
letztendlich selber wissen, was am besten für Dich ist.
>>Meinst Du? Ich finde die absolute Genauigkeit nicht besonders gut. Bei
>>einem Oszi spielen 2% Fehler keine große Rolle.
>
>
> Ach so, ich dachte die Ungenauigkeit liegt an der Röhre.
Das auch, aber eben deswegen braucht der Verstärker auch nicht besser zu
sein.
>>Tektronix hatte mal eine Buchreihe in den 60er Jahren wo die
>>Schaltungstechnik im Detail beschrieben wurde (die Concepts-Serie).
>>Mit etwas Glück kannst Du vielleicht Gebrauchtexemplare auftreiben
>>(schick mir ne Kopie von allem was Du kriegen kannst, ich bin
>>interessiert!).
>
>
> Sind das diese Röhrengeräte auf Laborwagen mit externem Netzteil
(oben
> das Oszi unten das Netzteil)? Ich kannte mal jemanden, der hat alles
> nur mit Röhren gebaut und konsequenterweise auch nur
röhrenbestückte
> Messgeräte verwendet, z.B. diese Tektronix-Oszilloskope.
Ja, zum Beispiel. Aber es geht auch um Transistorschaltungen; in den
60er Jahren sind die Röhren praktisch überall durch Transistoren
ersetzt
worden. Im übrigen gabs auch Röhrengeräte mit eingebautem
Netzteil. Das
externe Netzteil war nur bei besonders üppig ausgestatteten Geräten
nötig (z.B. Tektronix 555 mit über 100 Röhren). Die Dinger waren
ausgesprochen gut konstruiert und funktionieren oft heute noch
problemlos. Sind auch gute Laborheizungen ;-)
> Keine Ahnung, ob ich ihn noch/wieder ausfindig machen könnte. Berlin
> ist manchmal etwas unübersichtlich. Wenn man jemanden aus den Augen
> verloren hat, kann es Jahre dauern, ihn wiederzufinden.
Das wird an der Größe liegen, vermute ich :-)
Wie dem auch sei, wenn Du zufällig an so ein Concepts-Buch rankommen
solltest, laß es mich wissen! Die haben inzwischen Sammlerwert.
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