Pros differentiële probe

Lucky Luke

Golden Member

Waarde CO-ers,

Zo af en toe loop ik er tegenaan dat de GND van mijn 'scope aan PE zit, of dat ik met het ene kanaal ten op zichte van de - van mijn schakeling wil meten en tegelijk met het andere ergens 'zwevend middenin'.

Ik dacht dus Pros z'n differentiële probe te bouwen. Even een printje voor maken in KiCAD, en hoppa. Ik denk de +/-15V uit de 5V van de USB van de 'scope te 'lenen' via een murata MEA1D0515SC en dan door te lussen (micro USB in, USB A female uit). En de USB lijnen en voeding lekker uit de buurt van de ingang van de probe te houden, uiteraard. Een-en-ander kan dan wellicht in een HAMMOND 1455C802BK kastje als in de print onder de 80x50mm houdt. Metalen kastje kan dan voor afscherming spelen, al zijn de kappen kunststof.

Ik dacht de boel in SMD op te zetten (behalve de LM7171, die in DIP in een voetje, de opamp heb ik al).
De ingangsweerstanden worden dan 100k//22p zoals hier door pros wordt aangegeven. (EDIT: waarom niet 5x220k en iets als 10p? Zulke grote ingangsspanningen wil ik toch niet meten)

So Far So Good.

Waar ik tegenaanloop: de 100 pF trimmers. Of eigenlijk: de verkrijgbaarheid ervan.

Ik neem aan dat het bij trimCtjes net zo werkt als bij potmeters: 100pF betekend 0-100pF. Of toch 'zo dicht mogelijk richting 0', want tussen elke 2 geleiders zit altijd een klein beetje capaciteit.

Dan heeft bijvoorbeeld reichelt een 4.5-70 pF, niet op voorraad, en de rest is zodanig veel kleiner dat het niet in de buurt van de 100 pF komt.

Mouser heeft 1285 trimcondensatoren, maar als ik bij capacity range voor 45-90 pF kies, krijg ik een soort hele hippe varicap: 81-LXRW0YV900-053.
2pF tot 120 pF is vast ook geschikt, maar dat resulteert in een 768-NMTM120CEK: 315 euro, maar dan is 'ie ook speciaal niet magnetisch. 594-BFC280907015 is al wat voordeliger (52 euro) en is 7-100 pF. De vishay 5-65 pF trimmer is een euro of 5, maar niet op voorraad.

Anyway. Er is vast wel iemand die er nog een paar in een bakje heeft liggen, maar dat is niet het doel van dit topic (dan had ik wel bij V&A gevraagd).

Zou het ontwerp aan te passen zijn naar een 'verkrijgbaarder' trimmer? Kleinere waardes zijn beter te koop.

Gaat het om de RC tijd van de trimmer parallel met de weerstand, in vergelijking met de RC tijd van de ingangsweerstanden en hun parallelcondensators? (EDIT2: 'gaat het om' zijnde: waarom specifiek een 100pF trimmer gekozen is, en niet bijvoorbeeld 10pF, of 47pF.)

Als ik kijk naar de tussen haakjes genoemde 180p en 60p (totaal 240p) en 10K, dan is dat 2,4 *10^-3 s
De 1M//2p2 die als ingangsweerstand wordt gesuggereerd komt op 2,2*10^-3 s

Zou bijvoorbeeld 22pF // 100k in de terugkoppeling ook kunnen? Daarmee wordt de probe (zonder verdere aanpassingen) 1:10 ipv 1:100, wat mij eigenlijk niet slecht uitkomt, al zou 1:20 wellicht beter zijn omdat het een wat hogere ingangsspanning toelaat voordat de opamp tegen de voeding aanloopt. 47pF // 47k dan?

En, aangezien ik met SMD weerstanden wil gaan bouwen en die minder inductief zijn: kan die parallelcapaciteit niet gewoon veel kleiner en daarmee de trimcapaciteit ook? Of gaat het om de diverse parasitaire capaciteiten van pcb en opamp-ingang?

Het zou leuk zijn als er behalve de CO labvoeding ook een CO differentiële probe bestond :P Maar dat is wellicht wat ambitieus gezien ik de frequentiecompensatiecondensators nog niet doorgrond.

na dit ingetikt te hebben bedenk ik me dat ik het in LTspice kan gooien, maar ik ga het gewoon toch posten. LTspice heeft niet de inzichten die jullie hebben, het is hooguit een hulpmiddel die te verwerven, en met wat mazzel komt Pros himself nog langs.

Uiteindelijk is voor wat ik er mee denk te willen zo’n 50 V ingangsspanning wel genoeg, en 10 MHz bandbreedte wellicht al ruim. (Meten over de diode in een dc/dc lijkt me leuk, schakelend op 1MHz of minder). Maar meer van beiden is uiteraard beter :).

Eluke.nl | handgetypt | De mens onderscheid zich van (andere) dieren door o.a. complexe gereedschappen en bouwwerken te maken. Mens zijn is nerd zijn. Blijf Maken. (Of wordt, bijvoorbeeld, cultuurhistoricus)
blackdog

Golden Member

Hi Lucky Luke, :-)

Ik heb wat bedenkingen bij deze Probe, maar laten we het bij je vraag houden.

Die trimmer condensatoren hoeven geen 100pF te zijn, ze staan parallel aan een vaste condensator, deze condensator maak je b.v. 47pF grote, dan kan je met een 47pF trimmer werken.
De waarden vind ik allemaal een beetje groot, net zoals het massavlak waar je juist weinig van wilt hebben rond de ingangen van de opamp.
Trimmer condensatoren regelen ongeveer tussen 2 a 5% en iets meer dan 100% van wat wordt opgegeven door de fabrikant.

Zo gouw het een eigen bouwsel wordt en niet de printen van Pros dan zit je al direct met andere compensatie waarden, denk daar niet te ligt over.
Je zal dan snel veel moeten experimenteren om de frequentie karakteristiek recht te krijgen en dit dan wel samen met een goede commonmode onderdrukking, het is en/en!

Denk om je veiligheid bij de opbouw, bijna alle div. probes van fabrikanten zijn plastic aan de buitenzijde, dat heeft een rede...

Succes,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
bprosman

Golden Member

//Offtopic - Waar is Pros eigenlijk of vraag ik nu iets onfatsoenlijks ? :?

De jongere generatie loopt veel te vaak zijn PIC achterna.

Op 12 juli 2023 16:49:25 schreef Lucky Luke:
Zou het ontwerp aan te passen zijn naar een 'verkrijgbaarder' trimmer? Kleinere waardes zijn beter te koop.

100pF is goed te koop zie oa.
https://display-elektronica.nl/Webwinkel-Product-214538654/100PF-folie…

benleentje

Golden Member

Gaat het om de RC tijd van de trimmer parallel met de weerstand,

Nee het is veel meer als frequentie compensatie en het puls gedrag ervan. Een condensator is een frequentie afhankelijke weerstand en dus voor hogere frequentie word de impedantie kleiner.

Maar hoe het exact werk weet ik ook niet, maar elke probe heeft van die trimmers die je afregelt op een blokgolf generator die ook in de scope zit.

Lucky Luke

Golden Member

Op 12 juli 2023 17:36:53 schreef blackdog:
Zo gouw het een eigen bouwsel wordt en niet de printen van Pros dan zit je al direct met andere compensatie waarden, denk daar niet te ligt over.

Het wordt een eigen bouwsel / eigen print. Tsja, een paar footprints open houden en met verschillende condensatoren op/af solderen 'afregelen' kan ook. Als dat met alleen een blokgolf lukt. (Dat is al een project op zich, een scherpe blokgolf van iets van 200Vpp maken…). En dan een kleine(re) trimmer daaraan parallel voor het laatste stukje, eventueel.

De Ctjes parallel aan de ingangsweerstanden in eerste instantie weglaten en kijken hoe ver dat goed gaat, is misschien ook een optie?

Ik had Zelfbouwpoging "Differential Scope Probe" ook gezien.

Omdat het toch al een eigen print wordt, hoeft het ook helemaal niet exact het ontwerp van pros te zijn. Een pros/blackdog/LuckyLuke probe mag ook. Ik heb één LM7171, maar verder nog niks 'speciaals'.

Als ik een printontwerpje heb, zal ik dat hier wel posten.
So far lijkt de print hier op:

Of, met silkscreen (nog niet netjes):

In deze afbeeldingen heb ik nog geen rekening gehouden met spoorbreedtes, of met de karakteristieke impedantie van de USB lijnen, of met hoe net de silkscreen is etc. Alleen even een opzetje: USB buitenom, geen gndplane onder de ingang of onder de opamp. De BNC's zijn beiden van het kastje geisoleerd (kunststof flens, metalen BNC bus, heb ik al, iets als dit).

10 maal 100k//22p, maal 2, neemt toch wel erg veel plek in. Dan wordt het lastig ze uit de buurt van het voedingsdeel te houden (of het kastje wordt groter). Het gaat om de spanningsvastheid, maar zulke hoge spanningen hoef ik er niet mee te gaan meten. 0805 SMD mag maximaal iets van 150V hebben, uiteraard verschilt dat per fabrikant. Maar met 5 weerstanden in serie (en 100V condensatoren) kan ik in theorie ook tot maximaal 500V, en 50 V is al ruim zat voor wat ik denk te willen. Dus ik heb nu 5x220k.

Voeden uit de 'scope leek me handig, omdat je dan geen aparte voeding nodig hebt.

Op 12 juli 2023 17:44:55 schreef bprosman:
//Offtopic - Waar is Pros eigenlijk of vraag ik nu iets onfatsoenlijks ? :?

De zoekfunctie zet bij sorteren op datum en zoeken op gebruiker 'pros' het meest recent actieve topic bovenaan, niet de meest recente post van 'pros'. Dat is misschien wel zo privacyvriendelijk. Anyway, oktober 2022 dook pros hier op, maar ik weet niet of dat de meest recente post is. Ik hoop dat pros opduikt en niet alleen vanwege die probe :)

Op 12 juli 2023 19:12:39 schreef RAAF12:
[...]

100pF is goed te koop zie oa.
https://display-elektronica.nl/Webwinkel-Product-214538654/100PF-folie…

Goede reminder om Display niet te vergeten. Maar een MouseReichelTME-achtige heeft ze niet.

Op 12 juli 2023 20:29:39 schreef benleentje:
[...]Nee het is veel meer als frequentie compensatie en het puls gedrag ervan. Een condensator is een frequentie afhankelijke weerstand en dus voor hogere frequentie word de impedantie kleiner.

Maar hoe het exact werk weet ik ook niet, maar elke probe heeft van die trimmers die je afregelt op een blokgolf generator die ook in de scope zit.

vziw zijn het 2 dingen: De ingangsweerstanden vormen samen met de erna liggende (parasitaire) capaciteit een RC-filter. Door parallel aan de ingangsweerstanden een condensator te plaatsen, wordt dat gecompenseert (zoals pros ook toelicht).
Het 2e is dat weerstanden bij hoge frequenties inductief worden, en door er een condensator aan parallel te plaatsen, compenseer je de daardoor ontstane toename in impedantie doordat de condensator in impedantie afneemt bij hogere frequenties. Maar dat is bij een kleine SMD weerstand ergens richting / boven de GHz, en hier dus geen probleem. Ik weet niet waar het bij een through-hole weerstand gaat spelen, maar waarschijnlijk ook pas bij 100-en MHz. (?)

Vervolgens zit ook in de feedback weer een condensator om het effect van die condensator in de ingang teniet te doen, ofzo. Daar ben ik nog niet helemaal uit.

op de website van pros:
De condensators in deze kringen doen dienst als frequentiecompensatie. Hoogohmige weerstanden gaan een laagdoorlaat vormen met paracitaire capaciteiten: de ingang van de opamp en wat daar omheen zit. De condensators corrigeren dit gedrag.
De waarden zijn hierbij niet willekeurig gekozen - het product (weerstand x condensator) zou (in een ideale wereld) steeds gelijk moeten zijn. Dat is natuurlijk niet zo, vandaar de aanwezigheid van C11 en C13.

Mijn vraag is ook vooral waarom specifiek een 100pF trimmer en niet bijvoorbeeld 10pF?
Nuja, dat zal van de opbouw afhangen, en als ik het wil nabouwen met een eigen printontwerp wordt dat dus experimenteren en meten.

Eluke.nl | handgetypt | De mens onderscheid zich van (andere) dieren door o.a. complexe gereedschappen en bouwwerken te maken. Mens zijn is nerd zijn. Blijf Maken. (Of wordt, bijvoorbeeld, cultuurhistoricus)
blackdog

Golden Member

Hi Lucky Luke, :-)

Ik vind het geen probleem dat je iets nabouwt, alleen is het niet zo simpel om even een printje te maken als je niet eerst een echt testsetup gemaakt hebt.
Dus op en stukje koperprint, zoals je in mijn topic kan vinden.

Dan kan je experimenteren met condensator waarden, ik had geprobeerd de compensatie waarden vrij laag te houden en Pros heeft ze wat mij betreft te hoog gekozen.
Als je de ingang verzwakker zwevend hebt gebouwd een klein stukje boven het koperprintje dan kan je met een moderne functie generator goed de eigenschappen van je schakeling testen.

100V met snelle schakelsnelheden is in het geheel niet nodig, een moderne functie generator zoals de Siglent SDG1032X lever een hele mooie blok die goed te gebruiken is voor het afregelen van de probe.
10VTT is goed genoeg voor deze toepassing, zelfs met minder gaat het goed.

Oja, je gaat met een coaxkabel naar de ingang van je probe toe, daar sluit je de kabel af met een 50Ω afsluiter dan kan je daar je te testen probe op aansluiten voor frequentie bandbreedte en de commonmode onderdrukking(beide ingangen aan elkaar en meten wat er uit komt)

Als je dan een indruk hebt welke condensatoren je nodig hebt bij je gebruikte serie weerstanden en natuurlijk de ingang capaciteiten van de opamp die je gaat gebruiken me zijn eigen frequentie gebied met de daarbij behorende commonmode gedrag, zie weer mijn artikel.
Dus ander IC, dan andere waarden voor de compensatie condensatoren.

Als ik naar je printje kijk zie ik al een eerste probleem, kijk hiervoor ook naar de leveranciers van je gebruikte opamp, je hebt direct over de voedingaansluitingen een ontkoppel condensator nodig en niet ergens naast het IC.
De aangegeven IC’s hebben een zeer grote bandbreedte, dus zal je het IC moeten ontkoppelen alsof het een 2M zender is. ;)
Dit voor als je een nette puls weergave wilt hebben en dat wil je, want nette puls weergave betekend ook een mooi vlak frequentie gedrag zonder te veel aberraties.

Oja, een probe voor deze toepassingen hoeft geen 1 of 10Meg te zijn, vooral niet als je alleen tot zeg 100V piekspanningen meet, je kan ook b.v. 200K kiezen als ingang impedantie.
Dan heb je minder ruis(bron impedantie opamp ingangen zijn dan lager, scheelt veel stroomruis) en het compenseren word wat makkelijker.
Aan jou wat je wilt gana bouwen en je toepassing, "One size fits all" bestaat niet. ;)

Ik zie graag je resultaten en ook als je nog vragen hebt.

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
benleentje

Golden Member

Mijn vraag is ook vooral waarom specifiek een 100pF trimmer en niet bijvoorbeeld 10pF?

Ik denk om gewoon een groot regelbereik te hebben.

IK vind aan de probe ingang dat je 2 soldeer eilander daar erg dicht op elkaar heb staan. Als je werkelijk tot 500V wilt meten mag dat wel verder uit elkaar

Op 12 juli 2023 17:44:55 schreef bprosman:
//Offtopic - Waar is Pros eigenlijk of vraag ik nu iets onfatsoenlijks ? :?

Die leeft nog, leest nog regelmatig mee, maar doet verder weinig met elektronica.

Mijn vraag is ook vooral waarom specifiek een 100pF trimmer en niet bijvoorbeeld 10pF?

Je kan ook plaats voorzien om een kleine vaste C parallel te plaatsen. Best geen SMD, zodat je die moeiteloos kan vervangen door een kleiner/groter exemplaar.

Prosper, yop la boum, c'est le roi du macadam (aldus Maurice Chevalier)
Lucky Luke

Golden Member

Er zit wat tijd tussen
Dit topic heeft even stil gelegen (en het project ligt dat ook), maar ondertussen zit ik me toch stiekem een beetje in te lezen.

Allereerst: Goed pros hier weer te zien!

Verder wat losse aan dit project gerelateerde gedachten en opmerkingen:

Ik hoef natuurlijk niet per se het ontwerp van Pros na te bouwen. Ik zal ook meestal niet aan netspanning willen meten, eerder iets over een shunt of over een diode (reverse recovery) waarvan ik niet zo maar 1 kant aan de GND kan hangen via de ‘scope.

Zoekend op internet kwam ik de volgende paar leuke ontwerpen tegen die ik met jullie wil delen:
https://github.com/wingel/diff-probe - deze gaat tot bijna 1 GHz, zwaar overkill voor wat ik wil. Maar de maker heeft er een mooie serie blogposts over geschreven. (En gewoon domweg nabouwen moet kunnen lukken, ik weet alleen niet of ik dat ga doen)

https://circuitcellar.com/research-design-hub/high-voltage-differentia… Met ook een goede, heldere uitleg van de werking. Dit is wel een 1:100 probe en dus wellicht minder handig als ik juist kleine spanningen wil meten. Maar met hetzelfde principe van de 3-opamp-instrumentatieversterker zou ik ook een 1:10 of zelfs 1:1 probe kunnen maken. Desnoods met verschillende sets ingangsweerstanden voor elk ‘bereik’ (maar dat geeft stubs. Meerdere probes bouwen kan ook. Of dus de versterking aanpassen zoals in het gelinkte artikel gedaan wordt)

Wat gedachten:
* Ik zou dus ook gewoon 3 opamps kunnen gebruiken, en dat hoeft geen LM7171 te zijn.
(De LM7171 simuleren in LTspice heeft wat voeten in de aarde. TinaTI zou ook kunnen).

* De LM7171 is een ‘decompensated’ op-amp. Als ik het goed begrijp betekend dat dat externe ‘compensatie’ nodig is voor een goede werking (stabiliteit), en dat er een minimale versterking nodig is. Voor de LM7171 is die minimale versterking +2 of -1, wat ook precies de versterking is die Pros gebruikt. (al zie ik op de foto’s van zijn site andere opamps.)

* Voordeel van die opzet met 3 opamps is dat beide ingangen dezelfde impedantie hebben, itt het ontwerp met 1 opamp. En de versterking is met 1 weerstand in te stellen, waardoor er geen weerstanden gematcht hoeven te worden. (EDIT: behalve in de ingangs-deler en rond de 3e op-amp… dus eigenlijk gewoon wel)

* Ik kan ook eens kijken hoe ver ik kom met de opamps die ik in huis heb, een TL081 lijkt me dan (door de geringe biasstroom) eigenlijk wellicht geschikter dan een NE5532, al heeft die 5532 wel een hoger GBW product. En dan het pricipe van de 3-opamp instrumentatieversterker. Als ik ze in voetjes zet (ja, meer parasitaire capaciteit) zijn ze ook nog eens makkelijk te verwisselen als ik een ander type wil proberen (of iets sloop). Verder heb ik LM324’s, 741 en opa244’s (op afnemend GBW gesorteerd). Gewoon eens wat simuleren en bouwen en aan meten en prutsen en spelen en leren empirisch inzicht vergaren… Dan eerst eens een schemaatje schetsen…

Eluke.nl | handgetypt | De mens onderscheid zich van (andere) dieren door o.a. complexe gereedschappen en bouwwerken te maken. Mens zijn is nerd zijn. Blijf Maken. (Of wordt, bijvoorbeeld, cultuurhistoricus)
Lucky Luke

Golden Member

Zo, ik heb toch op basis van het 3-opamp concept een schematje gemaakt in KiCad en eens uitgepuzzeld hoe dat ongeveer op gaatjesprint past:

diffprobe_TL081.pdf

De uiteindelijke print verschilt daar weer een beetje van. (EDIT: De offsetcorrectie-potmeter kan beter dichter bij de opamp en een 10-turns type zijn)

Ook in een simulator zitten spelen (Tina TI, te downloaden bij Texas Instruments, na registratie, en werkt alleen op Windows)

diffprobe_TL081_.TSC

Volgende post wat fototjes van de print, maar voor metingen wacht ik op minder mooi weer (en zin en tijd en dat soort dingen, maar dan beter alvast de fototjes posten dan helemaal niks).

Eluke.nl | handgetypt | De mens onderscheid zich van (andere) dieren door o.a. complexe gereedschappen en bouwwerken te maken. Mens zijn is nerd zijn. Blijf Maken. (Of wordt, bijvoorbeeld, cultuurhistoricus)
Lucky Luke

Golden Member

Links kan ik mijn +/- 15 V symmetrische voeding aansluiten. Rechts de ingang, en de BNC is de uitgang. Ik denk dat ik voor het uiteindelijke ding een 5V -> +/- 15V blokje ga gebruiken en de 5V uit de USB van de 'scope.

De print van wat dichterbij:

Uiteraard ook de onderkant:

En voor een test zit het maar even in een humus-bakje.

* Lucky Luke is niet van plan er hoge spanningen mee te meten.

Ondanks de spanningsdeler aan de ingang, ben ik eigenlijk niet van plan boven de 40 V uit te gaan.
Even voordat iedereen over de gaatjesprint-opbouw en de isolatie van de draadjes struikelt.

Ook: Op de print zit niet de 1:20 / 1:4 omschakelaar. Ook zitten er geen trimcondensatortjes op. Ik denk dat ik met een paar vaste waarden ga proberen het 'goed genoeg' te krijgen.

De weerstandjes die ik heb gebruikt hebben een tolerantie van zeker 1% als het geen 5% is. Dus in de deler en in de versterker zitten extra serieweerstandjes om op gelijke weerstanden uit te komen voor beide takken van de deler en voor de paren R30,R28 en R27,R29. (Ik heb 0.1% gekocht voor een vervolg)

Eluke.nl | handgetypt | De mens onderscheid zich van (andere) dieren door o.a. complexe gereedschappen en bouwwerken te maken. Mens zijn is nerd zijn. Blijf Maken. (Of wordt, bijvoorbeeld, cultuurhistoricus)
Lucky Luke

Golden Member

Wat metingkjes, ondanks het mooie weer.

Overdracht voor DC. Ongeveer 1:20. Maar blijkbaar niet helemaal lineair en uiteraard is er een beetje offset. Ik had beter een 10-turn trimmertje voor de offsetspanning kunnen gebruiken. Gemeten met de Agilent 34401A.

Ik wilde ook een bodeplotje maken, maar dat is niet helemaal gelukt.
Als ik de frequentie van mijn functiegenerator (IEC F36) aanpas, zonder aan de attenuatie-instelling iets te veranderen, veranderd ook de rms spanning die mijn oscilloscope (Rigol DS1102E) meet. Ter controle heb ik ook met de 34401A gemeten, ook daar veranderd de spanning. 'Scope en multimeter zijn het er ook niet over eens, en hoewel de multimeter het op 1 MHz nog wel lijkt te doen gaan de specificaties tot 300 kHz.

Ik heb voor het uitrekenen de meetwaarden van de oscilloscope gebruikt.

Het plotje wordt dan zoiets (Ik zou log-papier moeten printen als ik het echt goed wil doen):

Dan, een blokgolf.
Eerst maar eens de stijgtijd van een 100 Hz blokgolf uit mijn functiegenerator gemeten:

De functiegenerator is ingesteld op 100 Hz, 10 Vpp in 50 Ohm. Maar is niet afgesloten met 50 Ohm, dus er komt 20 Vpp uit. (er is ook wat overshoot)

De gemeten stijgtijd is dan 36 ns

Als ik diezelfde blokgolf aan de differentiële probe aanbied komt er het volgende uit:

De gemeten stijgtijd is dan 286 ns. 350/286 is 1.2 Mhz, dat zou betekenen dat mijn differentiele probe een bandbreedte van 1.2 Mhz zou hebben.

Mijn functiegenerator gaat tot 3 Mhz dus dat laat zich op zich controleren.
In het bovenstaande bodeplotje ben ik tot 2 Mhz gegaan en daar is de versterking nog niet met 3dB afgenomen. De bandbreedte is dus groter dan 2 Mhz. Maar dat geloof ik eigenlijk niet. Al heeft de TL081 een GBW van 3 MHz.

Volgende post wat plaatjes van blokgolven

Eluke.nl | handgetypt | De mens onderscheid zich van (andere) dieren door o.a. complexe gereedschappen en bouwwerken te maken. Mens zijn is nerd zijn. Blijf Maken. (Of wordt, bijvoorbeeld, cultuurhistoricus)
Lucky Luke

Golden Member

100 Hz

1 kHz

10 kHz

100 kHz

1 MHz

Bij 1 MHz is de blokgolf geen blokgolf meer. (Omdat de bandbreede van de differentiële probe zeg 1.2 Mhz is, en alle hoogfrequentere componenten van de blokgolf er dus door verzwakt worden)

Eluke.nl | handgetypt | De mens onderscheid zich van (andere) dieren door o.a. complexe gereedschappen en bouwwerken te maken. Mens zijn is nerd zijn. Blijf Maken. (Of wordt, bijvoorbeeld, cultuurhistoricus)
Lucky Luke

Golden Member

Nog eentje dan: Ik heb de 20 Vpp 100 kHz blokgolf ook aangesloten als common-mode signaal. Dus beide ingangen van de differentiële probe aan elkaar verbonden en de functiegenerator aangesloten tussen deze beiden en gnd.

Dit kan ik nog niet verklaren: vanwaar die pieken. Een common-mode signaal zou onderdrukt moeten worden. Maar blijkbaar geeft een snel veranderend common-mode signaal toch een verandering aan de uitgang? Common mode DC wordt wel netjes onderdrukt (het niet veranderende stuk van de 100 Hz blokgolf).

EDIT/aanvulling:
Bij de blokgolven ook wat sinusjes, ter vergelijking:

100 kHz

500 kHz

870 kHz

1 Mhz

[Bericht gewijzigd door Lucky Luke op donderdag 27 juni 2024 15:10:44 (14%)

Eluke.nl | handgetypt | De mens onderscheid zich van (andere) dieren door o.a. complexe gereedschappen en bouwwerken te maken. Mens zijn is nerd zijn. Blijf Maken. (Of wordt, bijvoorbeeld, cultuurhistoricus)

Op woensdag 26 juni 2024 22:36:43 schreef Lucky Luke:
Nog eentje dan: Ik heb de 20 Vpp 100Hz blokgolf ook aangesloten als common-mode signaal. Dus beide ingangen van de differentiële probe aan elkaar verbonden en de functiegenerator aangesloten tussen deze beiden en gnd.

[bijlage]

Dit kan ik nog niet verklaren: vanwaar die pieken. Een common-mode signaal zou onderdrukt moeten worden. Maar blijkbaar geeft een snel veranderend common-mode signaal toch een verandering aan de uitgang? .

das simpel, Omdat er iets de symmetrie niet respecteert op AC gebied. Compensatietrimmer geprobeerd? (die zit erin)

Lucky Luke

Golden Member

Ja, de commonmode-compensatietrimmer heb ik benut:

Met een 100 Hz 20 Vpp blokgolf als common-mode spanning tussen GND en beide-ingangen-aan-elkaar is onderstaande de uitgangsspanning van de differentiële probe:

Als ik de commonmode-compensatietrimmer weer verder (of terug) draai, wordt de commonmodespanning slechter onderdrukt en is de blokgolf te zien:

Dat is 'm dus niet. Het gaat om de pieken. Die zijn in bovenstaande niet te zien, maar op 100 kHz wel. (Vorige post aangepast, er stond 100 Hz, maar zie tijdbasis van het scope-plaatje - het is 100 kHz)

Ik zou kunnen kijken of ik in de sim het effect kan reproduceren.

Ik denk dat het misschien "iets met de frequentiecompensatie" is. Ik zou de BAT85 diodes kunnen weghalen (Die spelen varicap, vrees ik. Er zitten al diodes in de TL081/TL082, en anders zou ik bav99 kunnen gebruiken, die hebben minder capaciteit), en trimmertjes plaatsen (C12 en C13 in het schema). En dan kijken of dat het beeld veranderd als ik met de ingestelde waarde ervan experimenteer.

[Bericht gewijzigd door Lucky Luke op donderdag 27 juni 2024 15:16:08 (28%)

Eluke.nl | handgetypt | De mens onderscheid zich van (andere) dieren door o.a. complexe gereedschappen en bouwwerken te maken. Mens zijn is nerd zijn. Blijf Maken. (Of wordt, bijvoorbeeld, cultuurhistoricus)

de minste assymetrie in je gecompenseerde resistieve delers geeft problemen en zeker naarmate de frequentie stijgt. Je zou de CM blokgolf eens na de delers kunnen aanbieden, om uit te vogelen of het probleem ervoor of erna ontstaat.

De flanken van de blokspanning zullen niet symmetrisch aankomen bij de laatste opamp mogelijk door spreiding in de slew-rate / GBW van de gebruikte opamps en de verschillende capacitaire belastingen in het circuit. Een 100kHz blokspanning heeft een ogenschijnlijke lage frequentie echter om een 100kHz blokspanning natuurgetrouw te kunnen reconstrueren heb je al gauw veel meer dan 10 harmonischen nodig en kom je al snel in de problemen met opamps met een lage slew-rate / GBW.

Op donderdag 27 juni 2024 17:24:33 schreef Bobosje:
De flanken van de blokspanning zullen niet symmetrisch aankomen bij de laatste opamp mogelijk door spreiding in de slew-rate / GBW van de gebruikte opamps en de verschillende capacitaire belastingen in het circuit. Een 100kHz blokspanning heeft een ogenschijnlijke lage frequentie echter om een 100kHz blokspanning natuurgetrouw te kunnen reconstrueren heb je al gauw veel meer dan 10 harmonischen nodig .

Idd, en ik was vergeten te vermelden naar TS dat de flanken van een 100kHZ signaal (als ze een beetje stijlheid hebben) de maximum spec in frequentie van de probe ruimschoots overtreffen.

Lucky Luke

Golden Member

Op donderdag 27 juni 2024 17:07:08 schreef kris van damme:
de minste assymetrie in je gecompenseerde resistieve delers geeft problemen en zeker naarmate de frequentie stijgt. Je zou de CM blokgolf eens na de delers kunnen aanbieden, om uit te vogelen of het probleem ervoor of erna ontstaat.

Het probleem ontstaat na de deler. Zojuist geprobeerd een commonmode blokgolf na de deler aan te bieden en dan verschijnen diezelfde pieken op de uitgang.

Maargoed. Een commonmode-blokgolf hoop ik ‘in het wild’ ook niet tegen te komen :)

Ik ga eens kijken wat het doet als ik de bat85 verwijder en netjes een trimmertje toevoeg.
Niet zozeer om het gedrag bij een CM blokgolf te veranderen als wel voor een DM blokgolf (gewoon op de ingang dus). Ik vind het er in de vorige post met blokgolven eigenlijk al niet slecht uitzien, eigenlijk. Maar misschien kan het mooier/beter (strakkere flanken)

Bat85 voegt ongeveer (max) 10 pF capaciteit toe (vishay datasheet) (nexperia, idem 10 pF). De trimmers die ik heb zijn 2-10 pF

EDIT:
Zo. Bat85 verwijderd. Daarna opnieuw een blokgolf aangeboden en inderdaad geeft dat dan overshoot. Er is dan dus te weinig capaciteit op de plek van C10 / C11 (waar de trimmertjes aan parallel komen te staan).

Alleen heb ik die meting per ongeluk alleen als .wfm opgeslagen. Er is vast een tooltje voor dat om te zetten... Voor wie dat heeft voeg ik ze toe.

noBAT85_0.wfm

noBAT85_1.wfm

Na het plaatsen van de trimmertjes heb ik nog een keer de blokgolf aangeboden. Bij de 100 kHz blokgolf in de vorige post is aardig te zien dat de hoeken niet zo scherp meer zijn. Bij de 10 kHz zie je eigenlijk nog niks.

Dus hier de 100 kHz blokgolf met trimCtjes en zonder BAT85:

Trimmertjes afgesteld door eerst de - ingang van de diff. probe aan GND en de + ingang aan de blokgolf te verbinden, en daarna de + ingang aan GND en de - ingang aan de blokgolf. Dan het bij de ingang horende trimmertje zo afgesteld dat er geen overshoot is maar wel een zo scherp mogelijke 'hoek' aan de blokgolf.

Trimmertjes zijn 2-10 pF Knowless JZ100HV. Ze staan bijna op hun minimale waarde ingesteld.

Eluke.nl | handgetypt | De mens onderscheid zich van (andere) dieren door o.a. complexe gereedschappen en bouwwerken te maken. Mens zijn is nerd zijn. Blijf Maken. (Of wordt, bijvoorbeeld, cultuurhistoricus)
Lucky Luke

Golden Member

5 bijlagen per post
Dan hier nog een foto van de trimmertjes met wat meer omgeving, voor wie wil zien hoe ze op de print zitten ipv hoe ze zijn ingesteld:

De uitgangsspanning als een 1 kHz sinus wordt aangeboden is ongeveer 976 mVpp

(ik heb de cursors te breed gezet :()

Bij ongeveer 1 Mhz is dat afgenomen tot 680 mVpp (dus net iets meer dan 3 dB)

Een 1 MHz blokgolf wordt (on)behoorlijk vervormd en lijkt ook haast wel een sinus:

Eluke.nl | handgetypt | De mens onderscheid zich van (andere) dieren door o.a. complexe gereedschappen en bouwwerken te maken. Mens zijn is nerd zijn. Blijf Maken. (Of wordt, bijvoorbeeld, cultuurhistoricus)
Lucky Luke

Golden Member

Zo. Ik heb 'm in een netter kastje gezet dan dat humusbakje. Dat was nog wat gedoe omdat ik het printje pas moest maken voor het kastje. Ik had het kastje nog niet (en ook nog niet op het oog) toen ik aan dit projectje begon. Achteraf gezien had het handiger geweest te beginnen met een printje dat in een kastje past en daarna pas de schakeling.

Ook heb ik mijn voeden-uit-de-usb-van-de-scope plannetje uitgevoerd. Via een traco TBA1-0523E maak ik +/- 15V uit de +5V van de USB. Maar... Vervolgens had ik zo'n 60 mVpp aan 'troep' op de uitgang van de differentiele probe, met kortgesloten ingang.

(CH1 is de uitgang van de differentiele probe, DC gekoppeld. CH2 is de -15V, AC gekoppeld)

Ik heb toen 3r3 en 100 uF toegevoegd, als RC filter op de +15V en -15V lijnen. Dat hielp, maar niet voldoende. (zo'n 20 Vpp)

Toen heb ik een 7812 en 7912 toegevoegd, met elk weer 1u (keramisch) op hun uitgang. En een 33k en led tussen over de 24V. Resultaat: 27 mVpp op de uitgang van de diffprobe, met kortgesloten ingang. Is er dus niet beter op geworden.

Het kastje ging ook wat lastig dicht, tenzij de 7812 en 7912 wat verbogen werden:

Vervolgens bet ik wat met de offsetspanning gaan stoeien, want die potmeter zit pal naast dat traco-blokje en vervolgens met een vrij lange draad naar de 1M die aan de opamp zit. Er zit wel een condensatorje, maar dat zit aan de kant van de potmeter.

Zou beter aan de kant van de opamp kunnen denk ik, idealiter de hele potmeter verplaatsen en de laagimpedante voedingslijnen wat langer in plaats van de hoogimpedante offset-lijn.

Dus ik heb die potmeter verplaatst. Gelijk een 10-turn trimmer genomen. En er achter gekomen dat de originele pot nog aan 1 kant nog aan de 15 V zat in plaats van na de naregeling op 12V (ik weet niet meer of het om de positieve of negatieve voeding ging...)

Printje ziet er dan zo uit:

Onderkant:

Dat hielp wel. De 'troep' is nu zo'n 3 mVpp.

Omdat ik meerdere dingen veranderd heb weet ik niet of het de lineaire naregeling met de 78/7912 is, of het verplaatsen van de offset potmeter.

Eluke.nl | handgetypt | De mens onderscheid zich van (andere) dieren door o.a. complexe gereedschappen en bouwwerken te maken. Mens zijn is nerd zijn. Blijf Maken. (Of wordt, bijvoorbeeld, cultuurhistoricus)
Lucky Luke

Golden Member

5 foto's per post

Een indicatie van wat het 5V -> +/-15V blokje aan EMI genereert:

CH1 (geel) is de uitgang van de diffprobe (met open ingang, maar kortsluiten maakt geen verschil.)
CH2 (blauw) is met de tip van de probe op de plastic behuizing van het blokje gedrukt. Pikt dus elektrisch veld op / capacitief. Uiteraard op run/stop geduwd op moment dat het signaal het grootst was. 1:10 probe.

CH1 weer de uitgang, CH2 nu met de ground van de probe aan de tip geclipt, dus als inductief oppiklusje. Pakt dus het magnetisch veld op. Dat lijkt er op wat ik op de uitgang van de probe terug zie. Vandaar dus dat ik de lus van de offsetregeling kleiner wilde maken / de offset-regel-potmeter verder uit de buurt van het voedingsblokje en dichter bij de opamp-ingang wilde hebben.

Na het verplaatsen van de offsetregel-potmeter:

Op CH2 weer de probe als inductief oppiklusje.
Op CH1 weer de uitgang van de diff. probe, met zo'n 3 mVpp "troep" (nu met kortgesloten ingang. Sorry! voor een eerlijke vergelijking zou ik deze met open ingang over moeten doen. Daar heb ik geen foto van, maar zojuist met dichtgeschroefd kastje geprobeerd en nu is het zo'n 4 a 5 mVpp 'ruis' op de uitgang, dat niet veranderd als ik de ingang kortsluit of open laat.)

Anyway. Hij is denk ik 'bruikbaar', maar als ik vanaf 0 opnieuw zou beginnen kan het netter/beter.

Eluke.nl | handgetypt | De mens onderscheid zich van (andere) dieren door o.a. complexe gereedschappen en bouwwerken te maken. Mens zijn is nerd zijn. Blijf Maken. (Of wordt, bijvoorbeeld, cultuurhistoricus)