Milliohmmeter

Also felline, ein Teil das im GHz Bereich arbeitet kann man wirklich nicht mit einem Milliohmmeter mit vielleicht mal max. 10Hz Bandbreite vergleichen. Bei richtiger Beschaltung, also ordentlich bandbreitenbegrenzt, reicht da ein Lochrasteraufbau allemal. Das über die Masse des OPAmps nicht die uP Versorgung fließen sollte ist klar, aber einen Aufwand wie bei HF Aufbauten, braucht man bei einem solchen Gerät nicht zu treiben.

Beachte, dass integrierte Spannungsregler wie die 78xx Serie ein grosses Störspektrum produziert. Bei 97% der Anwendungen ist das vollkommen egal, in deinem Fall kann es zu Problemen kommen. Ein gut dimensioniertes diskretes Netzteil wirkt da Wunder!

Zitat

Also felline, ein Teil das im GHz Bereich arbeitet kann man wirklich nicht mit einem Milliohmmeter mit vielleicht mal max. 10Hz Bandbreite vergleichen.

Warum sollte man das nicht vergleichen können? Schlägst Du die eingestreute HF schon vor dem Vorverstärker tot? Dem OpAmp ist es herzlich egal, was er da verstärkt. da sieht ein gleichgerichtetes Störsignal genauso aus wie eine absichtlich eingespeiste Gleichspannung. Auf die Empfindlichkeit kommt es hier an und in diesem Zusammenhang auf die S/N-Ratio. Da sollte man schon die Grundlagen der HF-Technik mit in die Betrachtung des Problems einfließen lassen.

Zitat

Schlägst Du die eingestreute HF schon vor dem Vorverstärker tot?

Na selbstverständlich. Mit entsprechendem RC-Glied ist dies bei dieser Anwendung doch überhaupt kein Problem. Zusätzlich natürlich auch in der Rückkopplung. Übrigens würde ich für ein Milliohmmeter keinen HF-Verstärker verwenden. Und die 'eingestreute HF' kann sich auch nur über Nichtlinearitäten gleichrichten. Die dürften in diesem Fall aber erst auftreten, wenn das Signal nahe an der Aussteuergrenze liegt - und um soviel einzustreuen, bräuchte er schon einen kleinen Sender daneben. Vielleicht reicht da ja ein Handy im Abstand von 2cm. Aber kaum ein aufwändigeres Elektronikgerät ist wirklich handyfest, also warum sollte es gerade Syius2 Milliohmmeter sein? An HP kann er seine Schaltung sowieso nicht verkaufen.

Zitat

S/N-Ratio

Und da Rauschleistung bekanntlich proportional mit der Bandbreite zusammenhängt, mein mehrfacher Hinweis diese gering zu halten.

Übrigens denke ich, daß man Syius2 (noch) nicht mit den Grundlagen der HF-Technik belasten sollte, da fehlt noch einiges mehr.

Zitat

Mit entsprechendem RC-Glied ist dies bei dieser Anwendung doch überhaupt kein Problem.

stimmt zwar, aber das RC-Glied beeinflusst wahrscheinlich auch die Qualität des Meßergebnis'. Aber lassen wir das. ich weiss auch nicht, was mit dem teil genau gemessen werden soll, wenn es ne reine Gleichspannung íst und die recht klein ausfallen soll, dann wird es halt die üblichen Probs geben, mit denen ich mich im Studium oft genug rum geschalgen habe. Die Versuchsaufbauten waren alles andere als von hoher Güte.
mein Vorschlag: Bitte mal den Versuchsaufbau skizzieren, dann kann man darüber nachdenken, das Prinzip zu optimieren. Welchen Sinn macht es, den Übergangswiderstand eines Koaxial-Steckers mittels DC zu ermitteln? Normalerweise benötigt man diese Stecker in der HF-Technik und damit sind 10 Hz ziemlich daneben. 1 GHz wäre da vielleicht sinnvoller, es kommt da bestimmt nicht allein auf den Gleichstrom-Widerstand an.
Nicht dass ich unbedingt RFecht bekommen müßte aber eine Überlegung ist es doch.

felline

Hi Syius2!

Also, wenn Du µV messen willst, steht und fällt alles mit
dem Aufbau! Eine durchgehende Massefläche ist absolut unabdingbar,
d.h. für nen Prototypen eine Platine mit geschlossener Kupferfläche
nehmen, die als Masse dient (ansonsten hast Du bereits auf der Masse
Spannungsabfälle, die im Messbereich liegen). In die Massefläche kannst
Du zwei Bahnen als Versorgung herausfräsen, und alle IC's darauf fliegend
verdrahten (das kommt dem Prinzip des Guard-Rings nahe, keine Probleme
mit Leckströmen auf der Platine). Beim finalen Design ist 'ne Multilayer
mit durchgehenden Powerplanes Pflicht.
An jedem OP lokal 100nf keramische Kondensatoren zum Entkoppeln verwenden.
Die Versorgung am besten lokal auf dem Analogboard mit 78xx/79xx stabili-
sieren, an denen darf nichts anderes draufhängen. Keine billigen Noname-Regler
nehmen, sondern von nahmhaften Herstellern, die bieten die auch enger
toleriert (2% statt der üblichen 5%) an. Die OPs nicht zu niedrig versorgen,
am Besten mit +/-15Volt.
Die Signale kapazitätsarm verdrahten, also kein Ausgang in die Nähe eines
Eingang. Die Verstärkung des Instrumentation Amplifiers nicht zu hoch einstellen,
um Schwingneigung durch Kopplung des Ausgangs auf den Eingang zu vermeiden.
Lieber hinterher nochmal durch nen weiteren rausch- und offsetarmen OP
verstärken.
Die Offsetspannung brauchst Du nicht abzugleichen (ein externer Abgleich ist
eh langzeit-unstabiler als der interne des OPs), sondern "digital" rausrechnen:
bei kurzgeschlossenem Eingang AD-Wandler-Wert des Mikrokontrollers (für jeden
Meßbereich!) in einem NV-Bereich speichern, und bei der Messung dem-
entsprechend abziehen - auf diese Art habe ich mehrere Designs realisiert.
Wichtig ist, wie schon angesprochen, jeden Dreck bereits vor dem Eingang
des INA zu filtern. Ein Gleichtaktfilter (2 Wicklungen in jeder Leitung,
mit gleichem Wickelsinn und auf demselben Spulenkörper) und ein keramischer
Kondensator holen HF raus (die nichtlineare Gleichrichteffekte am INA
erzeugen kann). Hier auf keinen Fall nen Elko oder Tantal verwenden, deren
Leckstrom ist viel zu hoch. Die direkten Eingänge am INA zum Schutz vor Über-
spannungen und Übersteuern mit 100Ohm in Reihe schützen (nicht zu hochohmig,
sonst rauscht es zusehr). Die Meßeingänge kannst Du mit 10Mohm (oder mehr)
gegen Ground legen, damit die im offenen Zustand nicht durch den Bias-Strom
des INA wild durch die Gegend titschen.
Vor dem AD-Wandler sollte eigentlich noch zum Herausfiltern von Netzbrumm
ein hochpoliger steilflankiger Filter geschaltet sein, mit nem Cutoff von
z.B. 10Hz; damit hast Du nen guten Anti-aliasing Filter.
Genau so gut wie der Spannungszweig muß auch der Stromzweig sein, d.h.
die Stromquelle muß hochkonstant und rauscharm sein. Den Stromzweig strikt
vom Spannungszweig trennen, einziger Vereinigungspunkt darf die Messstelle sein.
Ein echtes Problem sind bei diesen Messgrößen Thermospannungen. Im Prinzip
musst Du dafür sorgen, dass die gesamte Schaltung isotherm, also auf
gleicher Temperatur ist. Gegen Konvektionsabkühlung hilft da nur eine
Metallschirmung rundum (die natürlich auch aus elektrischen Gründen nötig ist).
Im Laboraufbau reicht schon der Luftzug eines offenen Fensters, um die Mess-
werte zu ruinieren. Keinen Temperaturgradienten in der Messschaltung hervorrufen
durch wärmeerzeugende Bauteile in unmittelbarer Nähe.
Der µC gehört auf eine separate Platine. Wenn das ein Teil mit integriertem
RAM und ROM ist (also keinen aktiven externen Bus hat), ist die Störstrahlung
dieser Teile recht moderat. Trotzdem ausreichend mit Blockkondensatoren versehen,
1µ Tantal, 100nF und 10nf keramisch deckt ein breites Frequenzspektrum ab.
Eventuelles LCD-Display mit leitender Folie bzw. Abschirmung hinterlegen.
Das Netzteil natürlich linear aufbauen, auf keinen Fall ein Schaltnetzteil!
Als Trafo nen streuarmen Ringkerntrafo nehmen, am besten mit magnetischer
Schirmung und Schirmwicklung zwischen Primär und Sekundär.

tcfkat