Opengeiger PMT-Adapter

[Radioquant98]

Hallo,

ich will nun die Beschäftigung mit dem PMT-Adapter doch noch Mal aufnehmen.

Die Impulse sind bei meiner Hardware vor allem um den Spitzenwert herum "verunziert" (siehe scope-Bilder in vorhergehenden Beiträgen). Ist es möglich, das meine Spannungsversorgung nicht OK ist?

Bernd verwendet einen LT1129-5 zur Versorgung mit 5V. Der müsste nach Datenblatt 700mA liefern können. Um möglichen Störungen auszuschließen habe ich zur Spannungsversorgung 4 AAA-Batterien verwendet. Die sollten doch 700mV auch noch können, auch wenn sie damit nicht lange halten?!

Kann ich meine Spannungsversorgung mit den Batterien für kurze Belastungsspitzen irgendwie verbessern?  Z.B. durch einen Kondensator der sich in Zeiten geringer Belastungen aufläd?

Gruß Andreas

Hallo Andreas,
Wenn die Batterien voll sind können die viel mehr Strom. Außerdem hast Du doch große Elkos parallel.
Es sei denn die Übergangswiderstände des Batteriefaches sind zu hoch(Billigware). Aber das kannst Du mit dem Oszi schnell feststellen. Einfach entlang der Versorgungsspannung mal oszillografieren.

Ich vermute eher eine falsche Impedanzanpassung des Signalkabels oder des Oszis.

Ich habe jedenfalls solche Probleme nicht. Die Impulse sehen sauber aus. Meine Schaltung habe ich ja vorgestellt.

Viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo Bernd,

Moment Mal: große Elkos?!

Zwischen +6V und GND liegen parallel C9 und C12 (100nF) sowie in Reihe C7 und C8 (100uF), wobei C8 bei den letzten Basteleien ausgelötet worden ist. Das sind aber alles Keramikkondensatoren.

Einen Elko von 10uF kann ich per Brücke parallel zu C7 schalten, weil aber C8 fehlt wirkt der nicht zwischen +6V und GND.

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Ich kann dir nicht folgen. Zeige nochmal die Schaltung  , damit ich weiß welcher C.

Viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo Bernd,

so sieht die Schalung - nach etlichen Veränderungen - nun aus. Der einzige Elko ist C13.

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Hallo Andreas,

da fehlt ein Elko direkt an der 5V nach Masse. Der muß dort plaziert werden, wo der Plus und der Minus der Batterie an die Platine gehen.

Ich glaube aber, der bewirkt hier nichts bei dem geringen Strom.
Der Fehler liegt sicherlich in der Dimensionierung der Schaltung und der virtuellen Masse - Du verringerst dadurch die Dynamik auf die Hälfte. Das sind Rail to Rail-OPV. Dadurch kan man je OPV einen Eigang auf nahe Null legen und hat somit fast 5V dynamik. das aber für jeden OPV einzeln. Und das Eingangsfilter gegen 0V schalten.
Aber Du willst ja unbedingt die Schaltung, wie sie ist......

Viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo Bernd,

na, ich will halt schauen, ob dieser Adapter besser ist, als der von Theremino. Und es ärgert mich, das ich ihn nicht zum Laufen bekomme, wo er doch wo anders läuft.

OK, mir fehlt halt etliches an Erfahrungen mit solchen Schaltungen. Sorry, das ich das durch meine Beiträge in diesem Forum zu kompensieren trachte. Möglicherweise mach ich ja einen Fehler, der einem erfahrenen Bastler nie unterlaufen wäre.

Was müsste ich also für einen Elko zwischen 6V und GND einbauen?

Ich hab mir übrigens LTspice-Schemata für alten und neuen Schaltplan aufgebaut. In der Simulation laufen beide und unterscheiden sich kaum voneinander. Ich häng Mal beide an, vielleicht hat ja jemand Lust zum Spielen.

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

nun konnte ich meine LTspice-Simulation weiter verfeinern.

Bisher hatte ich die ,,Component"e UniversalOpAmp aus dem OpAmps-Verzeichnis verwendet und ihr als Parameter die Daten aus dem LMP7731-Datasheet mitgegeben. Dabei kommt ein OpAmp-Verhalten heraus, das so ideal und linear ist, das es mit einem realen LMP7731 nur wenig zu Tun hat.

Nun hab ich bei ti.com unter ,,Design tools & simulation" beim LMP7731 das zip-Archiv mit dem ,,LMP773x PSpice Model (Rev. D)" gefunden. Die Datei ,,LMP773x.LIB" mit LTspice öffnen, die Zeile ,,.SUBCKT LMP773x IN+ IN- VCC VEE OUT" markieren und ,,Create Symbol" aufrufen. Die dabei erzeugte Component ,,LMP773x.asy" sieht nicht nach OpAmp aus, es ist nur ein Rechteck mit Anschlüssen. Unter Zuhilfenahme von opamp2.asy ist es mir mit dem Editor gelungen ein ansehnliches OpAmp-Symbol daraus zu machen.

Mit dem anliegenden Schema bin ich auf folgende Erkenntnisse gestoßen:
1. Wenn für VEE/V- nur GND zur Verfügung steht (nicht also -5V), dann kommt am Output auch nur was positives raus
2. Der Input darf dann also nicht unter 0V sinken, ein Sinus muss ein DC-Offset erhalten
3. Wenn die Verstärkung zu groß wird, wird der Output etwas unter VCC abgeschnitten

Nun ist das OpAmp-Verhalten nicht linear, wenn man mit dem Input bestimmte Grenzen überschreitet.

Bei der Simulation des PMT-Adapters muss ich aber noch ein paar Ungereimtheiten beseitigen.

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Hallo Andreas,

zu 1. -richtig
zu 2. -richtig , und in der Realität nicht bis ganz 0V und auch nicht bis ganz +UB
zu 3. und generell sind selbst die R to R OPVs nicht ganz bis +UB aussteuerbar.

Viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo,

das LTspice-Schema für den alten Schaltplan ist recht instabil, die Simulation läuft mit den Standardeinstellungen von LTspice ohne Ende oder liefert nach Abbruch einer ,,Pseudo-Transient Analysis" recht unplausible Ergebnisse.

Erst als ich unter Tools - Settings - SPICE - Engine den Solver von Normal auf Alternate umgestellt hatte, erhielt ich sinnvolle Ergebnisse. Danach stellt sich die ,,virtuelle Masse" bei 5.4V ein (die Versorgungsspannung liegt bei 5,8V). Damit ist der Arbeitsbereich für die LMP7731 massiv eingeschränkt (von 5.4V bis 5.8V). Der Input für den ersten OpAmp ist nicht auf ein Niveau zu bekommen, das der Output etwas Vernünftiges liefert. In der Simulation kommt dort einfach eine konstante Spannung von 5.42V raus.

Mit dem Schema für den "neuen" PMT-Adapter muss ich mich erst noch auseinandersetzen.

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Das könnte an der zu niederohmigen Beschaltung des ersten OPV liegen, da die virtuelle Masse über 2x 1k eingestellt werden sollen.
lege doch einfach mal 2x 2,5V UB an und gucke, was da passiert - vor allem die Ströme - oder verringere die 2x 1k auf 2x 100 oder 10 Ohm.

Viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo,

das Schema des ,,neuen" PMT-Adapter funktioniert, auch mit dem Solver ,,Normal".

Die ,,virtuelle Masse" stellt sich auf 2.85V ein. Der Poti R2 zieht den Input für den 1ten OpAmp nach unten (mit 50kOhm auf 1.08V), was meiner Meinung nach nicht nötig ist. Ich denke, der Poti sollte ganz raus, dann liegt der Input auf der ,,virtuellen Masse". Der Widerstand R7 (100Ohm) hat keine Wirkung und sollte ganz raus. Zwischen OpAmp 1 und 2 wird der Impuls sehr schön in die Länge gezogen. OpAmp 2 macht dann nur eine Verstärkung von 1, kann aber nicht raus, sondern wird so gebraucht.

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Hallo Andreas,

das Poti macht Sinn, wenn Du am Eingang nur Positive Impulse hast. Mit der Viertuellen Masse nahe Null verdoppelst Du die Dynamik. Der 100 Ohm ist Schwingschutz - kann aufbaubedingt notwendig sein , ist aber kein Fehler drin zu sein.
Der zweite OPV ist ein aktiver Tiefpaß 2.Ordnung (Sallen-Key).

Viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo Bernd,

mit dem 10V-PULSE vom PMT ergibt sich am Output eine Amplitude von 80mV und eine Verzögerung von ca. 53us, beim Theremino Adapter sind es 168mV und 27us. Drum hatte ich schon versucht dem 2ten OpAmp noch eine Verstärkung von 2 abzugewinnen, was mir nicht gelungen ist, ohne das System zu kompromitieren.

Müsste der R9 von 215Ohm der am 1ten OpAmp von IN- zur virtuellen Masse geht nicht eigentlich auf GND gehen? Jedenfalls nach der OpAmp-Theorie? Wenn ich das versuche, leidet aber wieder das Gesamtsystem.

Im LMP7731-Datenblatt werden für die Rückführung von OUT nach IN- 100kOhm verwendet. Wenn ich im Schema R8 und R9 von 215Ohm auf 100kOhm erhöhe, bleibt der Output gleich. Warum 215Ohm und nicht 100kOhm?

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Hallo Andreas,

Die Ausgangsspannung sollte so hoch sein, daß der Soundkarteneingang gerade noch nicht übersteuert wird. Etwas kleiner macht sicherlich auch keine Probleme.

Der Tiefpaß laßt sich auch mit Verstärkung aufbauen (https://www.elektroniktutor.de/analogverstaerker/aktivflt.html)

Das mit den niederohmigen Widerständen hatte glaube Peter schon angeprangert. Auch der Tiefpaß kann zumindest zehnmal hochohmiger sein.

Wie ich schonmal schrieb, die Schaltungsdimensionierung kann nur der Entwickler erklären. Ich komme nicht dahinter, warum gerade so niederohmig. Aber viele Wege führen nach Rom
Ich würde die Schaltung nur so niederohmig aufbauen als notwendig - gerade für Batteriebetrieb wegen dem Stromverbrauch.
Also mache ruhig mal alles hochohmiger und kontrolliere der Gesamtsromverbrauch.

Die Verstärkung brauchst Du eigentlich garnicht erhöhen, wenn Du  das Filter am Eingang wegläßt und den ersten OPV, je nach Polarität der Eingangsimpulse, als invertieren oder nichtinvertierenden Spannunngsfolger oder Verstärker schaltest.
Es ist Unsinn das Signal erst herunter zu Würgen und anschließend wieder zu verstärken.

Ach so, die Impulslänge ist nur davon abhängig, was die Soundkarte und Software minimal braucht.

Viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo Bernd,

ich hab mir Mal den Sallen-Key-Filter angesehen. Warum dessen Grenzfrequenz bei 7217,9Hz liegt erschließt sich mir - noch?! - nicht. Aber in der Simulation ist sehr schön zu sehen, wie der Impuls vom Ausgang des OpAmp1 über R11 und R12 zum Eingang des OpAmp2 immer länger wird.

Gruß Andreas