Opengeiger PMT-Adapter

[ABel]

Hallo,

nun bin ich dazu gekommen den PMT-Adapter nach http://www.opengeiger.de/opengeigerPMTAdapter.pdf nachzubauen. Die Hochspannung kommt aus einem Theremino PMT-Adapter (also nicht aus einem Modul von TRACO POWER), der Strom für den Adapter selbst aus 4 Batterien.

Leider funktioniert er noch nicht zufriedenstellend. Die Impulse sind (vor allem im Vergleich zum Theremino-Adapter) viel zu schwach und heben sich kaum vom Rauschen ab.

Bei abgeschaltetem Adapter (In- und Output ohne Anschluss) messe ich über R14 und R15 (je 1kOhm) 968 und 992 Ohm. Unter Spannung (5,01V bei 3,5mA) fallen an R15 3,5V ab, an R14 1,5V. Die 1,5V ist damit auch die Versorgungsspannung für die beiden OpAmps (LMP7731), was für die zu wenig ist. Nach Datenblatt sollen es 1,8 bis 5,5V sein.

Den beiden OpAmps (SOT-23 Gehäuse) habe ich je einen DIP-Adapter spendiert (LS0003 von DigiKey). Die Lötverbindungen Adapter-OpAmp hab ich vor dem Auflöten auf die Streifenrasterplatine geprüft.

Anbei mein Schaltplan und das Platinen-Layout. Der dort eingezeichnete LT1129-5 (X1) ist noch nicht eingebaut. Ich kann keinen Fehler finden, aber vielleicht bin ich ja schon Betriebsblind?!

Wer hat eine Idee, wo der Fehler zu finden sein könnte?

Gruß Andreas.

[Peter-1]

Hallo Andreas,

1. ich benötige Nachhilfe. Warum müssen R8 und R9 (215 Ohm) so geringe Werte haben?
2. C7 und C8 halbieren alle Störungen auf der +5Volt Versorgung. Wenn ich aber C8 entferne bekomme ich keine Störungen auf die +2,5 Volt Leitung.
3. R11 und R12 sind auch verdammt niederohmig! Können die OPs diese niederohmige Last?
4. wozu R7 ?
5. kann auch sein dass ich zu alt bin 

Peter

[ABel]

Hallo Peter,

nach solchen Dingen brauchst du mich als Maschinenbauer nicht zu fragen, da hab ich keine Ahnung von. Ich hab halt nachgebaut was ich in dem verlinkten Papier von opengeiger (der Schaltplan ist auf Seite 8 ) gefunden habe und dachte das das funktioniert .

Ich werd noch Mal heraussuchen, was ich da wirklich eingebaut habe. Kann eine Weile dauern bei den diversen Bestellungen die ich dieses Jahr schon gemacht habe.

Wenn du ein paar Messungen von meinem Adaper haben willt, musst du mir genau sagen, wie und wo ich messen soll.

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

ging doch schnell. Anbei Stückliste und Foto.

Gruß Andreas

[opengeiger.de]

Naja, nach dem Du die Schaltung, die ich mir 2016 mal ausgedacht hatte, nachgebaut hast, sollte ich hier wohl drauf antworten. 

Es tut mir leid, dass Du damit etwas den Kampf hast. Allerdings kann ich Dich beruhigen, wenn sie dann mal läuft, dann läuft sie gut und lange. Ich habe sie seit 2016 in Betrieb. Es gilt also nur das Problem zu finden.

Also wenn Du an R14 und R15 was anderes als 2.5V an Spannung siehst, dann ist die Wahrscheinlichkeit groß,  dass die Schaltung nicht das tut, was sie soll. Die LMP OP-Amps brauchen zwischen den + und - Anschlüssen eine Spannung von 5V und die Beschaltung am positiven Eingang der OPs muss gegen 2.5V gehen. So ein LMP braucht etwa 2mA d.h. mit der Beschaltung sollte die Stromaufnahme unter 10mA liegen wenn Du am Ausgang nichts angeschlossen hast. Kannst Du das mal nachmessen?

Zu Peters Fragen:
1. ich benötige Nachhilfe. Warum müssen R8 und R9 (215 Ohm) so geringe Werte haben?
Wenn ich mich richtig erinnere ergab das die höchste Bandbreite (ohne Vorfilter)
2. C7 und C8 halbieren alle Störungen auf der +5Volt Versorgung. Wenn ich aber C8 entferne bekomme ich keine Störungen auf die +2,5 Volt Leitung.
Ja, richtig. Ich war hier nur ein Freund der Symmetrie.
3. R11 und R12 sind auch verdammt niederohmig! Können die OPs diese niederohmige Last?
Diese Sallen-Key Beschaltung stammt aus einem Tool zur Filterberechnung von TI. Das Filter2. Ordnung sollte einem Bessel-Filter möglichst nahe kommen. Dafür hat das Tool die Werte ausgespuckt. Und nachdem das Filter rauskam wie gewollt, gab es keinen Grund da was dran zu ändern.
4. wozu R7 ?
Als Jumper über ne Leitung drunter  . Müsste aber mein Gehäuse nochmal aufschrauben um sicher zu gehen.
5. kann auch sein dass ich zu alt bin 
Das hast jetzt Du gesagt    !!!

 

[ABel]

Hallo,

mit offenem Ein- und Ausgang fließen 3,5 mA Strom bei 5 V Spannung. Das sieht ja eher nach zu wenig aus, vielleicht doch eine kalte Lötstelle?!

Meine beschränkten E-Technik-Kenntnisse legten auch mir die Vermutung nahe, das die OpAmps 2,5 V haben sollten.

Die DIP-Adapter sollten auch richtig rum verbaut sein?! Auch wenn das aufgedruckte Symbol natürlich nicht richtig ist. Der OpAmp-Ausgang liegt auf Pin 1 (quadratisches Pad).

Beim ersten Auflöten hatte ich mit zu viel Lot Pin1 und 2 zusammengelötet. Dem Foto sieht man meine Bemühungen diese Verbindung zu trennen noch an.

Gruß Andreas

[opengeiger.de]

Ich habe nun mal das gezeigte Adapterboard genommen und den Footprint des LMP7731 draufgelegt und dann die Adapteranschlüsse nach dem Datenblatt unter Berücksichtigung der Bedrahtung benamst. Links die Bestückungsseite rechts die Bedruckungsseite. @ABel : Kannst Du das nochmal nachprüfen (mit dem Multimeter "durchklingeln")?

Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

Nach meiner Erkenntnis passt also das aufgedruckte Symbol nicht zu dem LMP7731, was ja solange nicht schlimm ist, solange man sich nach dem Footprint des LMP7731 richtet. Alle Anschlüsse werden mit dem Adapterboard zugänglich. Dann muss man dieses Adapterboard eben entsprechend "von außen" beschalten.

[Peter-1]

Frage:
nach dem Schaltbild werden die Verstärker nur mit 2,5 Volt betrieben. Ich dachte es sollen 5 Volt sein.

[Radioquant98]

Ich habe mich erstmal zurückgehalten ........
Für mich ist der Schaltplan falsch - Pin 2 der OPVs gehört an Masse und nicht auf die 2,5V virtuelle Masse.

Viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo,

ja, so ist die DIP-Adapter-Beschaltung richtig. Dummerweise hab ich beim Platinenlayout alles so geplant, das jetzt der OpAmp "kopfüber" über der Platine schwebt und ich nun nicht mehr direkt an den Beinchen des SMD-Bausteines messen kann. Drum hatte ich aber nach dem Auflöten sehr sorgfältig geprüft ob die Pads des Adapters auch Kontakt zu den Beinchen des SMD haben, und auch nur zum richtigen, also ohne Kurzschluss zu einem anderen Beinchen.

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

mit 5V Versorgungsspannung messe ich an beiden DIP-Adaptern von Pin 2 (V-) gegen +5V  1,5V und gegen GND 3,5V, von Pin 5 (V+) gegen 3,5V  1,5V und gegen GND 5 V, zwischen Pin 2 und 5  1,5V. Einen AC-Strom kann ich mit dem Multimeter nicht messen.

Wie wäre es, wenn ich auf den Input ein Sinus-Signal gebe? Ein große Klinke auf BNC Adapterkabel hab ich ja. Welche Frequenz mit welcher Amplitude wäre sinnvoll? Und was müsste dann an Pin 1, 3 und 4 zu messen sein? Am besten mit dem Multimeter, ein richtiges Oszilloskop hab ich nicht, nur meine Soundkarte.

Gruß Andreas

[opengeiger.de]

Ich habe mich erstmal zurückgehalten ........
Für mich ist der Schaltplan falsch - Pin 2 der OPVs gehört an Masse und nicht auf die 2,5V virtuelle Masse.

Uppps. I'm so sorry  . Da ist in der Tat das Gemälde in Abb. 5 falsch, denn die Schaltung funktioniert in der Praxis recht gut und arbeitet natürlich mit 5V an den OPs. Völlig richtig, das V- der OPs muss natürlich an Masse und der virtuelle Ground liegt auf 2.5V. Interessant, dass das seit 2016 noch niemand bemerkt hat    Das werd ich natürlich schleunigst updaten (vermutlich aber erst morgen).

@ABel zum Austesten: Hast Du einen Arduino und kannst den so Programmieren, dass er einen sehr kurzen Puls ausgibt zum Beispiel 10uSec und das z.B. alle 10msec? Mit dem könntest Du versuchen auf den Eingang zu gehen und dann mit der Soundkarte schauen, was die Pulsformung daraus für Pulse macht. Ansonsten bleibt Dir nur der Detektor als Eingangsquelle. Und ein Weihnachtsgeschenk weisst Du nun ja 

[ABel]

Hallo,

hatte gerade alle Lötpunkte meiner Platine nachgelötet, ohne Veränderung.

Nun warte ich erst Mal auf das Update. Dann plane ich den Umbau meiner Platine.

Die 2,5V waren mir nicht als Problem erschienen, weil es im Datenblatt des LMP7731 heist:
     The LMP7731 has a supply voltage range of 1.8V to 5.5V, ...
und Diagramme gibt es darin für Vs=2.5V, 3.3V 5V.

Wenn nun V- an Masse kommt: Wozu dann C10 und C11?

Einen Arduino hab ich nicht, notfalls aber wav-Dateien mit Impulsen die ich abspielen könnte.

Gruß Andreas

[Peter-1]

Natürlich machen C10 und C11 keinen Sinn ! Wie schon geschrieben soll der Verstärker mit +5V Versorgung laufen.

[opengeiger.de]

So, nun muss ich mal zur Rehabilitation antreten. Mir ist mittlerweile auch klar, warum sich in Abb. 5 dieser Faux Pas eingeschlichen hat. Ich habe die MS Word Grafik auf der Basis der LTSpice Simulation gemacht, weil daran ja auch die Ideen hinter der Schaltung abgeleitet sind. Aber wenn man die OPs eben durch gesteuerte Quellen ersetzt, dann sieht man Probleme mit der Versorgung der OPs nicht. Als Profi sieht man das Problem sicher schnell, aber wer das dem Schaltplan entsprechend nachbaut, ohne die Schaltung dem Text nach wirklich verstanden zu haben, der kommt natürlich ins Schleudern. Ich bitte daher nochmals um Entschuldigung dafür.

Die Grundidee bei der Schaltung ist jedenfalls, dass die OPs single Ended betrieben werden, und die Referenz als virtuelle Masse auf 2.5V liegt. Diese wird durch den Spannungsteiler R14 und R15 erzeugt und mit C7 und C8 global geblockt und dann noch an jedem OP mit C9, C10 und C11 und C12. Wie man ein gutes Blocking erreicht, ist eine esoterische Diskussion und würde hier viel zu weit gehen. Da gibt's jede Menge Information und Diskussion im Internet und in Büchern dazu (Thema Decoupling, oder Blocking), ich möchte deswegen hierzu auf gängige Literatur verweisen.  Als Anregung möchte ich aber noch mitgeben, dass oft lange separat geführte Zuleitungen für die Spannungsversorgung das Problem sind, womit man sich Störungen einfängt. Man kann die Zuleitungen bis zu Frequenzen von einigen 10 MHz auch als diskrete Induktivität betrachten. Deswegen tendiere ich dazu, die Referenz von beiden Seiten her zu blocken. Aber das ist Geschmackssache. Es gibt in Fachkreisen auch den Begriff Angst-C, weil man ja nicht immer vorab weiß, welche Störungen in der tatsächlichen Anwendung relevant werden und so mancher HW-Entwickler begegnet dem mit der Methode ,,viel hilft viel" was dazu führt, dass am Ende viele C's in der Schaltung gar keine Wirkung haben.

Ich hänge jetzt mal eine neue Version der Doku als pdf hier an, wo die V- Anschlüsse der OPs richtig eingezeichnet sind. Ich werde sie diese neue Version aber nochmal in Ruhe prüfen, bevor ich sie auf der Webseite online stelle.

Dann noch eine Bemerkung zur Anpassung an die verschiedenen PMTs, die in Verwendung sind. Es ist sehr wahrscheinlich, dass man diese Schaltung an den eigenen Photomultiplier anpassen muss. Viele verhalten sich schon sehr unterschiedlich und sind auch für unterschiedliche Anwendungen gebaut. Das betrifft vor allem Pulshöhe und Pulsdauer bei einer gegebenen Last, Dynodenbeschaltung und Wahl der Hochspannung. Die gezeigte Schaltung soll auch mehr das Prinzip darstellen und sollte dann an die eigenen Verhältnisse angepasst werden. Das ist sicher weniger geeignet für den Durchschnitts-Anfänger. Für Anfänger würde ich eher den Original Theremino Adapter empfehlen.