Opengeiger PMT-Adapter

[ABel]

Hallo,

hier Mal ein par weitere Simulationen. Allerdings durchgeführt mit dem Schaltplan mit den 2 LMP7731 und der virtuellen Masse, also nicht der mit den MCP601.

Ich hab dabei immer die gleiche Verstärkung in beiden Stufen definiert. Im 1. Diagramm wird die Verstärkung zwischen 1,2 und 7, im 2. nur noch zwischen 2 und 3 variiert. Ich hab dann als Optimum eine Verstärkung von 2,56 angesetzt, dabei liegen beide Minima bei fast 3dB.

In der nächsten Simulation ist der Output auf einen PULSE am Eingang zu sehen. Wieder mit variierter Verstärkung zwischen 2 und 3. Bei 3 (in grün) überlagert sich eine Eigenschwingung.

Und zuletzt - bei einer Verstärkung von 2,56 - eine Variation der Werte für Widertand und Kondensator im Sallen-Key-Filter. Damit habe ich diese Werte zu 2,2uF und 220 Ohm als Optimum zwischen Eigenschwingungen und Überschwingen bestimmt.

Ich muss allerdings gestehen, mit einer anderen Vorgabe (z.B. Verstärkung in der 2ten Stufe auf 1 fixiert) ergeben sich andere Optima und für den MCP601 ist ein Optimum zwischen 2 ungewollten Zuständen (überlagerte Eigenschwingung und Überschwingen des Impulses) nicht so leicht zu bestimmen.

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo Bernd,

das erinnert mich an Jugendzeiten, wo ich meine Mutter nach ihrem Pfankuchenrezept gefragt habe; sie hat dazu weder Waage noch Messbecher verwendet.

Also: Wie klein sind sie die "kleineren Kapazitäten"?

Bei deinen Zwei OPV, wellch nur mA ziehen reichen weitaus kleinere Kapazitäten.

Das was Peter bemängelte mit Dem Filter vor dem OPV und aktiven Filter nach dem OPV habe ich bewußt nicht bemängelt, da für die Funktion der OPVs nicht relevant.
Tatsächlich reich aber wirklich eines der Beiden aus, und nicht doppelt gemoppelt - aber egal , auf zwei Filter aufgeteilt geht auch. Aber das Filter vor dem OPV würgt dir die Spannung runter. Und wenn Du dann verstärkst hast Du mehr Rauschen. Abvber das habe ich gefühlt schon zigmal geschrieben

Bei meinen Untersuchungen aus dem vorherigen Beitrag habe ich gesehen, das es nur ein kleines Stabilitätsfenster zwischen Eigenschwingung und Überschwingen gibt. Ob man da mit Bauteilen, die nur 10% Genauigkeit haben überhaupt zielgenau hinkommt?

Also ist die Frage, ob es nicht ein robusteres Design für solch einen Adapter gibt?

Aus meiner Beschäftigung mit PA-Anlagen, weiß ich wozu Filter da sind. Für die Bassboxen werden die Höhen herausgefiltert, weil die der Bass sowieso nicht in Lautstärke verwandeln kann. Die Eckfrequenz liegt dort, wo die Box sowieso nichts mehr hergibt.

Für meinen PMT-Adapter ist mir das nicht klar. Dort soll ja ein Impuls in die Länge gezogen werden, damit ihn die Soundkarte auch digitalisieren kann. Das dies ein Filter auch tut, das kann ich in der Simulation nachverfolgen. Wo aber liegt dabei die Eckfrequenz? Da es sich um stochastische Impulse handelt, kann ich ja mein Signal nicht Mal durch eine Fourier-Transformation behandeln und daraus eine Eckfrequenz ableiten.

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Hallo Andreas,

ich habe es ja schonmal geschrieben, ich mache das alles im Versuchsaufbau - von Simulationen habe ich keine Ahnung.

Es gibt im Netz eine Angabe der Kapazität für wieviele Ampere. Aber für Impulsbelastung gibt es sicherlich auch Berechnungen.

Ich mache das nach Erfahrung , baue auf , messe und ändere ab bis ich zufrieden bin.

Bei 5V Betriebsspannung ist es schwieriger alös bei höherer Betriebsspannung. Was ich abewr nicht verstehe, Du simulierst mit der maximalen Austeuerung des OPV obwohl die maximale Eingangsspannung deiner Soundkarte viel geringer ist.

Das ist richtig, daß das Filter die Impulse in die Länge zieht, aber gleichzeitig werden die auch kleiner in der Amplitude. Somit verlierst Du die kleinen Impulse . Also nur soweit verlängern, daß die Sounkarte es gerade noch kann.

Viele Grüße
Bernd

[Peter-1]

Wer von den Experten kann mir erklären wozu man ein aktives Filter in dieser Anwendung benötigt. ( Ich habe nur E-Technik studiert und kann da nicht mitreden ). 

[Radioquant98]

Hallo Peter,

Aus dem Photomultiplier kommen nur sehr kurze Nadelimpulse. Das sind Amplituden mit sehr hoher Frequenz. Diese kann die Soundkarte nicht mehr. Also muß die Frequenz verringert werden, die Impulse integriert werden. Der Fächeninhalt muß aber gleich bleiben - die Impulse werden länger und niedriger , das entspricht einer niedrigeren Frequenz. Man darf sie aber auch nicht zu lang machen sonst verschwinden die Amplituden im Rauschen - die kleineren Impulse würdest du nicht mehr auswerten können. Die Auswertung per Soundkarte ist nur ein Kompromiß da eben vorhanden. Eine direkte Auswertung mit einem schnellen Prozessorchip wäre besser. Deshalb sollte nicht die lahmste Sounkarte verwendet werden.

Ohh , jetzt habe ich mich vorgedrängelt, bin nämlich kein Experte

Viele Grüße
Bernd

[Peter-1]

Hallo Bernd,

was habe ich falsch gemacht? Die XRF von Molybdän bei 17,4 keV bis zu 2614 keV von Tl208 und etwas weiter funktioniert mit mein Gerät ohne ein aktives Filter. 384 kHz mit der Soundkarte sehen bei mir auch gut aus. Ich verstehe die wilden Schaltungen nicht. Aber wers gerne umständlich will  Ich habe mal gelernt:
Alle Stufen schwingen nur der Oszillator nicht 

[Radioquant98]

Hallo Bernd,

was habe ich falsch gemacht? Die XRF von Molybdän bei 17,4 keV bis zu 2614 keV von Tl208 und etwas weiter funktioniert mit mein Gerät ohne ein aktives Filter. 384 kHz mit der Soundkarte sehen bei mir auch gut aus. Ich verstehe die wilden Schaltungen nicht. Aber wers gerne umständlich will  Ich habe mal gelernt:
Alle Stufen schwingen nur der Oszillator nicht 

Du hast nichts falsch gemacht. Ist die Eingangsspannung groß genug reicht ein passives Filter. Ist sie gerade so am Limit nimmt man ein aktives Filter.
Aber Andreas schrieb, daß er gerne Simuliert. Dabei kann ich ihm nicht helfen, nur mit Tipps zur realen Schaltung.

Was sein  Ziel ist steht in den Sternen, aber er lernt dabei - hoffentlich

Nun Jeder hat mal unwissend angefangen. So wie er mit der Elektronik kämpft, werde ich bald mit der Auswertesoftware kämpfen, und hoffe hier im Forum auf Hilfe für vermutlich auch "blöden" Fragen.

Viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo,

hab mich intensiv mit dem TI Application Report SLOA030A "Single-Supply Op Amp Design Techniques" (https://www.ti.com/lit/an/sloa030a/sloa030a.pdf) beschäftigt.

Ich will ja was lernen :-).

Ich hab für alle 4 Fälle die Beispiele in LTspice Simulationen umgesetzt. Es sieht für mich so aus, als wenn ich mit den Parametern m und b nur den DC Offset verändere, aber die AC-Verstärkung nicht verändere?!

Auch die Ergebnisse der open loop Stabilitätsuntersuchung (siehe: https://www.analog.com/en/resources/media-center/videos/5579254320001.html) sind für mich kaum zu interpretieren.

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Hallo Andreas,

Die Verstärkung wird immer vom Gegenkopplungsspannungsteiler bestimt. Liegt dieser nicht auf 0V(zwei Betriebsspannungen) wobei bei einer Betriebspannung UB-halbe 0V ist, verschiebt eine Gleichspannung ungleich 0V der Eingangsoffset.

Mit diesen Offset kann man, soweit es der OPV erlaubt - Datenblatt. die Nulllinie verschieben. Somit ist es möglich  zum Beispiel für nur positive Impulse die Dynamik von 0V - max positive Aussteuerung zu verdoppeln - also von max negative Aussterung bis max Positive.

viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo,

hier noch Mal zum Case 1 Beispiel.

Wenn man die Grenzen richtig wählt, gibt es das Diagramm eines Tiefpass wie im Lehrbuch. OK, es fängt nicht bei 0 dB und 0 Grad an, aber sonst ...

So was wie das "große" Diagramm hab ich noch in keinem Lehrbuch gesehen.

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

über die Feiertage bin ich mit diesem Projekt etwas weiter gekommen.

Anbei Schaltplan und Platine, die ich mir habe fertigen lassen.

Leider ist es mir nicht gelungen, den USB-Stecker funktionsfähig aufzulöten. Die Pads auf der Platine waren unter den Fahnen des Steckers nicht zu sehen.

Anbei auch die ersten Messungen. R14 teilt die Spannung 1kOhm/1kOhm. Die Verstärkung für U1 ist auf 2=1+R8/R9=1+1k/1k eingestellt, die für U2 auf 1=1+0/1k. Der Gain meines Audiointerfaces war auf 1 eingestellt.

Beim 2ten Historgram ist der Hintergrund abgezogen und der "Energy Linearizer" eingeschaltet. Parallel zum Histogram des Glühstrumpfes habe ich das Signal auch mit Audacity aufgezeichnet. In 900 Sekunden waren ca. 40 übersteuerte Impulse dabei.

Gruß Andreas