Opengeiger PMT-Adapter

[Radioquant98]

Für Filter nimmt man auch keine Keramik-Cs wegen deren starken Temperaturabhängigkeit. Die SMD Vielschicht sind noch dazu Spannungsabhängig und mikrofonisch - allerschlechteste Wahl für Filter.

Viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo,

nun hab ich meinen Adapter zusammengelötet. Bei den bestellten Bauteilen fehlte der 2te 20kOhm-Trimmer, er wird möglicherweise in einer Woche nachgeliefert.

Ich hab nicht gleich den Detektor angeschlossen, sondern mit meiner Soundkarte einen Test-Ton von 1kHz und 0dB ausgegeben. Mit einem Pegel von 44 (von 100) bleibt Veff kurz unter 700mV. Mit einer Kupplung statt dem PMT-Adapter hab ich dann den Gain auch auf ein Veff kurz unter 700V einjustiert.

Mit der Kupplung bekomme ich dann (ohne Test-Ton) ein Rauschen von Vpp 210 bis 260 μV bzw. Veff 25 bis 28 μV.

Mit dem ausgeschalteten PMT-Adapter bekomme ich am Ausgang des 1ten OpAmp (Verstärkung 1) Vpp 105 bis 115 μV bzw. Veff um die 14 μV.

Mit eingeschaltetem PMT-Adapter gibt es dann aber – ohne Test-Ton – einen Ton von 11kHz mit Vpp 77 mV bzw. Veff 26,8 mV.

Mit eingeschaltetem Test-Ton sieht man schön die Überlagerung beider Töne.

Ich hab mir daraufhin ein LTspice-Schema ohne den 2ten Trimmer erzeugt und ein Frequenzspektrum erstellt. Leider gibt es damit keinen Peek bei 11 kHz.

Woher kann der 11 kHz-Ton kommen? Wie bekomm ich ihn in den Griff?

Gruß Andreas

[Peter-1]

Bei mir schwingt die 2. Stufe sobald der Trimmer über 10k groß wird.

[ABel]

Hallo Peter,

die 215Ohm-Widerstände sollten ja zu klein sein. Im Datenblatt für den LMP7731 gibt es nur eine Beschaltung für einen "Noise Test Circuit", dort sind 100kOhm-Widerstände drin. Drum hab ich über den Daumen 20kOhm gemittelt.

Dort sitzt an jedem 100kOhm ein 0,1uF dran. Kann das Helfen?
Oder ist das nur dem Anwendungsfall geschuldet?

Für die ersten Versuche habe ich die Verstärkung auf 1 eingestellt. Also 0Ohm in der Rückführung und damit 30kOhm von IN- zu GND. Als max. Verstärkung hab ich 3 gewählt, also dann 20kOhm in der Rückführung und 10kOhm von IN- zu GND.

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Hallo Andreas,

mit dem 0,1µ hast Du nur 10Hz.
Aber Du kannst schon die maximale Verarbeitungsfrequenz etwas heruntersetzen. Aber das mit nur paar pF.
Der C ist aber auch von der Verstärkung abhängig. Also ausprobieren, wieviel Du maximal nehmen kannst.

Viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo Bernd,

ich hab Mal die Verstärkung langsam höher gedreht. Lange Tut sich nichts, weder an der Frequenz noch an der Amplitude. So bei einer Verstärkung von 2 verändert sich das Signal wie in der Anlage zu sehen.

Bei noch größerer Verstärkung verschwindet das Signal plötzlich. Wenn ich aber den Test-Ton anschalte, muss ich den Pegel von 44 auf 12 verringern um kein völlig verzerrtes Signal am Output des ersten OpAmps zu bekommen. Es sieht so aus, als wäre die Verstärkung sehr viel größer als 3, was ja eigentlich nicht sein kann?!

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Hallo Andreas,

das sieht mir nach Übersteuerung aus. Da Du mit Sinus testest wird eine Halbwelle übersteuert, da Du die virtuelle Masse ja nicht auf UB-Halbe hast. Du müßtest deinem Test-Sinus noch eine Gleichpannung überlagern, um nur in einer Polarität auszusteuern.
Vom PMT kommen aber nur Impulse einer Polarität.

Also ein Testfehler.

Viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo,

in einem LTspice-Forum bin ich auf das Video ,,LTspice: Stability of Op Amp Circuits" bei analog.com hingewiesen worden. Es zeigt wie man mit LTspice die Stabilität eines OpAmp-Schemas untersucht. Das ist danach leicht nachzuvollziehen.

Bei meinen Simulationen hat sich gezeigt, dass genau bei X=14,97kOhm ein Umschlag geschieht, von X=0 bis X=14,96kOhm gibt es die eine Charakteristik, für X=14,98kOhm bis X=20kOhm die andere.

Jetzt muss ich nur noch rausbekommen, was das zu bedeuten hat und wohin ich mit meinem Schema muss, damit es nicht schwingt?!

Wobei ich mit LTspice noch nicht nachvollziehen kann, warum es mit 11kHz schwingt?!

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

hier noch 2 Hinweise:

Mit den Suchkriterien "Operationsverstärker" "Verstärkung" "Schwingung" findet sich auf den Seiten der Uni Ulm: siehe Anhang!

Der Solver "Normal" (LTspice - Simulate - Settings - SPICE - Engine) verträgt sich nicht mit der LMP773x.lib. Entweder es gibt ne Fehlermeldung, oder die Ergebnisse erscheinen nicht glaubwürdig. Der Solver "Alternate" kommt mit der LMP773x.lib zurecht, scheint aber andere Einschränkungen zu haben?! So fängt ein Frequenzgang nicht bei 0dB an?!

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

nun hab ich meine Schaltung komplett (der Trimmer für den U2 ist nachgeliefert worden). Die Verstärkung für den ersten OpAmp habe ich nun auf 2 eingestellt. Die Probleme mit der 11kHz-Schwingung – wie ich sie mit einer Verstärkung von 1 hatte – sind verschwunden.

Das anliegende Histogramm zeigt einen Vergleich zwischen dem Theremino-PMT-Adapter in Blau (Verstärkung durch 2 BC237) und dem PMT-Adapter mit 2 LMP7731 in Grün. Der Theremino-PMT-Adapter zeichnet in 900 sec 276107 Impulse auf, der andere 143991.

Ob da noch was zu Optimieren ist, muss ich erst noch untersuchen.

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Nun bräuchtest Du einen Impulsgenerator mit einer definiert einstellbaren Impulszahl um festzustellen, was wirkliche Impulse und was Rauschen oder andere Störungen sind.

Viele Grüße
Bernd

[Peter-1]

Ich vermute, dass bei geringerer Zählrate CPS die Unterschiede kleiner werden. Das läßt sich ja sicher testen. Im unteren Energiebereich habe ich dieses Verhalten bei unterschiedlichen DL schon gesehen. Es hängt mit der Kopplung des PMT über die Verstärker bis zur Soundkarte zusammen.

[ABel]

Hallo,

inzwischen war die Frage aufgekommen, ob die Masseverbindungen von Detektor und Soundkarte mit dem PMT-Adapter nicht an die Spannungsteilung durch R14 und R15 muss, statt an den Minuspol der Batterie. Anbei die Simulationen mit LTspice.

Amplitude des Signals und Spannungsteilung R14/R15 = 1,5/0,5 sind so gewählt, das man die Abflachung des Sinussignals durch die Grenzen der OpAmps deutlich sieht. Leider komm ich mit meiner Soundkarte nur auf eine max. Amplitude von knapp 3V, sonst hätte ich hier auch einen realen Output angehängt (einen Verstärker wollte ich nun nicht auch noch dazwischen hängen).

Und dann hab ich GND vom Minuspol der Batterie auf die Spannungsverteilung durch R14/R15 verlegt. Da tut sich am Output nichts?!

Mit einem 1kHz-Sinus aus meiner Soundkarte hab ich dann auch noch experimentiert. Ohne C1 (4,7nF) zwischen Soundkarte und Adapter wird der negativen Amplitude vom Adapter was abgeschnitten. Da wird also wohl die Spannungsteilung R14/R15 verzogen. Mit C1 kommt ein Sinus raus.

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Hallo Andreas,

"Und dann hab ich GND vom Minuspol der Batterie auf die Spannungsverteilung durch R14/R15 verlegt. Da tut sich am Output nichts?!"

C7 und C15 verbinden ja beide Massen wechselstrommäßig. Die virtuelle Masse wird nur zur gleichspannungsmäßigen Arbeitspunkteinstellung der OPV gebraucht.

"Mit einem 1kHz-Sinus aus meiner Soundkarte hab ich dann auch noch experimentiert. Ohne C1 (4,7nF) zwischen Soundkarte und Adapter wird der negativen Amplitude vom Adapter was abgeschnitten. Da wird also wohl die Spannungsteilung R14/R15 verzogen. Mit C1 kommt ein Sinus raus."

Diese überlagerte Gleichspannung müßtest Du messen können.

Viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo,

mit der neu gefundenen Spannungsteilung R14/R15 = 1,5kΩ/0,5kΩ (siehe Beitrag 09:36) habe ich Mal eine Testreihe (mit Glühstrumpf, 900sec) mit verändertem Gain der Soundkarte durchgeführt.

Gain Soundkarte   Total pulses   Audio gain
            0,4                  78781        8,9
            0,6                  88241        6,0
            0,8                  83145        4,6
            1,0                  89519        3,6
            1,2                  93451        3,1
            1,4                  96584        2,5
            1,6                 100215        2,3
            1,8                 101910        2,0
            2,0                 102250        1,8
            2,4                 103707        1,5
            2,8                 104682        1,3

Die Hoffnung war natürlich ein Optimum zu finden. Erstaunt war ich, das sich an den Histogrammen keine eklatanten Qualitätsunterschiede gezeigt haben. Im anliegenden Vergleich die Histogramme für Gain 0,4; 1,0 und 2,8.

Mit dem Theremino-PMT-Adapter habe ich Total pulses über 250000.

Gruß Andreas