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Stromquelle Rauschminderung

Started by	Holger Schieferdecker <spamless@gmx.de>
First post	2016-08-01 12:09 +0200
Last post	2016-08-18 12:11 +0200
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  Stromquelle Rauschminderung Holger Schieferdecker <spamless@gmx.de> - 2016-08-01 12:09 +0200
    Re: Stromquelle Rauschminderung Edzard Egberts <ed_09@tantec.de> - 2016-08-01 13:47 +0200
      Re: Stromquelle Rauschminderung Matthias Weingart <mwnews@pentax.boerde.de> - 2016-08-01 12:08 +0000
      Re: Stromquelle Rauschminderung Bernd Mayer <beam.bam.boom@knuut.de> - 2016-08-01 16:18 +0200
        Re: Stromquelle Rauschminderung Edzard Egberts <ed_09@tantec.de> - 2016-08-01 16:52 +0200
    Re: Stromquelle Rauschminderung Volker Staben <volker.staben@hs-flensburg.de> - 2016-08-01 14:34 +0200
    Re: Stromquelle Rauschminderung Holger Schieferdecker <spamless@gmx.de> - 2016-08-01 15:23 +0200
      Re: Stromquelle Rauschminderung Edzard Egberts <ed_09@tantec.de> - 2016-08-01 16:00 +0200
        Re: Stromquelle Rauschminderung Holger Schieferdecker <spamless@gmx.de> - 2016-08-01 16:56 +0200
          Re: Stromquelle Rauschminderung Edzard Egberts <ed_09@tantec.de> - 2016-08-01 18:49 +0200
            Re: Stromquelle Rauschminderung Holger Schieferdecker <spamless@gmx.de> - 2016-08-02 15:58 +0200
              Re: Stromquelle Rauschminderung Edzard Egberts <ed_09@tantec.de> - 2016-08-02 16:38 +0200
                Re: Stromquelle Rauschminderung Holger Schieferdecker <spamless@gmx.de> - 2016-08-04 16:34 +0200
                  Re: Stromquelle Rauschminderung all2001@spambog.com (Wolfgang Allinger) - 2016-08-04 12:01 -0300
                    Re: Stromquelle Rauschminderung Edzard Egberts <ed_09@tantec.de> - 2016-08-05 08:29 +0200
                      Re: Stromquelle Rauschminderung Edzard Egberts <ed_09@tantec.de> - 2016-08-05 08:57 +0200
                    Re: Stromquelle Rauschminderung Holger Schieferdecker <spamless@gmx.de> - 2016-08-12 09:41 +0200
                      Re: Stromquelle Rauschminderung Bernd Mayer <beam.bam.boom@knuut.de> - 2016-08-12 17:55 +0200
                        Re: Stromquelle Rauschminderung Holger Schieferdecker <spamless@gmx.de> - 2016-08-18 09:23 +0200
                  Re: Stromquelle Rauschminderung Edzard Egberts <ed_09@tantec.de> - 2016-08-05 08:29 +0200
                  Re: Stromquelle Rauschminderung Bernd Mayer <beam.bam.boom@knuut.de> - 2016-08-05 22:33 +0200
                    Re: Stromquelle Rauschminderung Holger Schieferdecker <spamless@gmx.de> - 2016-08-12 09:53 +0200
              Re: Stromquelle Rauschminderung Bernd Mayer <beam.bam.boom@knuut.de> - 2016-08-02 17:12 +0200
      Re: Stromquelle Rauschminderung Bernd Mayer <beam.bam.boom@knuut.de> - 2016-08-01 16:01 +0200
      Re: Stromquelle Rauschminderung Bernd Mayer <beam.bam.boom@knuut.de> - 2016-08-01 16:03 +0200
        Re: Stromquelle Rauschminderung Holger Schieferdecker <spamless@gmx.de> - 2016-08-01 16:49 +0200
          Re: Stromquelle Rauschminderung Bernd Mayer <beam.bam.boom@knuut.de> - 2016-08-01 17:14 +0200
          Re: Stromquelle Rauschminderung Bernd Mayer <beam.bam.boom@knuut.de> - 2016-08-01 17:16 +0200
            Re: Stromquelle Rauschminderung Holger Schieferdecker <spamless@gmx.de> - 2016-08-02 16:13 +0200
              Re: Stromquelle Rauschminderung Bernd Mayer <beam.bam.boom@knuut.de> - 2016-08-02 16:47 +0200
                Re: Stromquelle Rauschminderung Holger Schieferdecker <spamless@gmx.de> - 2016-08-12 10:12 +0200
                  Re: Stromquelle Rauschminderung Hans-Peter Diettrich <DrDiettrich1@aol.com> - 2016-08-12 12:15 +0200
                  Re: Stromquelle Rauschminderung Volker Staben <volker.staben@hs-flensburg.de> - 2016-08-12 14:58 +0200
                    Re: Stromquelle Rauschminderung Holger Schieferdecker <spamless@gmx.de> - 2016-08-12 15:33 +0200
                      Re: Stromquelle Rauschminderung Volker Staben <volker.staben@hs-flensburg.de> - 2016-08-12 18:01 +0200
                        Re: Stromquelle Rauschminderung Axel Berger <Axel_Berger@B.Maus.De> - 2016-08-12 18:44 +0200
                          Re: Stromquelle Rauschminderung Bernd Mayer <beam.bam.boom@knuut.de> - 2016-08-12 18:59 +0200
      Re: Stromquelle Rauschminderung Klaus Bahner <Klaus.Bahner@ieee.org> - 2016-08-01 16:52 +0200
        Re: Stromquelle Rauschminderung Holger Schieferdecker <spamless@gmx.de> - 2016-08-02 16:29 +0200
    Re: Stromquelle Rauschminderung Bernd Mayer <beam.bam.boom@knuut.de> - 2016-08-01 15:30 +0200
    Re: Stromquelle Rauschminderung Hans-Peter Diettrich <DrDiettrich1@aol.com> - 2016-08-01 14:21 +0200
    Re: Stromquelle Rauschminderung "horst-d.winzler" <horst.d.winzler@web.de> - 2016-08-02 17:45 +0200
    Re: Stromquelle Rauschminderung Stefan Heimers <stefan.usenet@heimers.ch> - 2016-08-12 10:30 +0200
      Re: Stromquelle Rauschminderung Holger Schieferdecker <spamless@gmx.de> - 2016-08-18 09:31 +0200
        Re: Stromquelle Rauschminderung Stefan Heimers <stefan.usenet@heimers.ch> - 2016-08-18 09:55 +0200
          Re: Stromquelle Rauschminderung Hans-Peter Diettrich <DrDiettrich1@aol.com> - 2016-08-18 12:11 +0200

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#212263

From	Bernd Mayer <beam.bam.boom@knuut.de>
Date	2016-08-05 22:33 +0200
Message-ID	<no2t78$f4d$1@gwaiyur.mb-net.net>
In reply to	#212218

Am 04.08.2016 um 16:34 schrieb Holger Schieferdecker:
> Am 02.08.2016 um 16:38 schrieb Edzard Egberts:
> [...]
>> Ich kenne Deinen Aufbau nicht, aber wenn das nicht alles ein Haufen ist,
>> sondern die Last über ein (längeres Doppel-) Kabel verbunden ist, bist
>> Du schon einmal irgendwelche Schleifen oder Einkopplungen los und hast
>> einen eindeutigen "Signallauf": Wenn der Elko in der Mitte hängt, kann
>> man "vor Filter" und "hinter Filter" klar unterscheiden.
>
> Der Aufbau sieht jetzt mit Filter etwa so aus:
>
>       ___ R
>     -|___|--o-----|
>             |     |
>             | +  .-.
>            ###   | |  R_Last
>            ---   | |
>             |    '-'
>     --------o-----|
>
> R_Last war etwa 0,15 Ohm, für den Filter hatte ich R=0,06 Ohm und C=3300
> µF. Das ergibt etwa 800 Hz Grenzfrequenz. Zuleitung und Rückleitung zur
> Spannungsquelle waren etwa jeweils 1 m.
>
> Jetzt muß ich mal sehen, ob das mit einer induktiven Last auch
> funktioniert, und ob das dann im eigentlichen Aufbau auch machbar ist.

Hallo,

sobald die Daten der Spule bekannt sind kann man besser entscheiden.

Soweit ich das verstehe wird obige Schaltung mit L statt R_Last zu einem 
Schwingkreis mit Resonanz und wegen dem C ist das dann auch keine 
Konstantstromquelle mehr. Stromansteuerung von Spulen ist ja 
vorteilhaft. Oder ist dieser Filter nur in der Stromversorgung?

Kann man denn nicht vorher filtern etwa nach dem LEM-Wandler in der 
Stromregelung?

Kannst Du die Schaltung mal online-legen?


Bernd Mayer

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#212489

From	Holger Schieferdecker <spamless@gmx.de>
Date	2016-08-12 09:53 +0200
Message-ID	<nojvaaUd8ioL1@news.in-ulm.de>
In reply to	#212263

Am 05.08.2016 um 22:33 schrieb Bernd Mayer:
> Am 04.08.2016 um 16:34 schrieb Holger Schieferdecker:
>> Am 02.08.2016 um 16:38 schrieb Edzard Egberts:
>> [...]
>>> Ich kenne Deinen Aufbau nicht, aber wenn das nicht alles ein Haufen ist,
>>> sondern die Last über ein (längeres Doppel-) Kabel verbunden ist, bist
>>> Du schon einmal irgendwelche Schleifen oder Einkopplungen los und hast
>>> einen eindeutigen "Signallauf": Wenn der Elko in der Mitte hängt, kann
>>> man "vor Filter" und "hinter Filter" klar unterscheiden.
>>
>> Der Aufbau sieht jetzt mit Filter etwa so aus:
>>
>>       ___ R
>>     -|___|--o-----|
>>             |     |
>>             | +  .-.
>>            ###   | |  R_Last
>>            ---   | |
>>             |    '-'
>>     --------o-----|
>>
>> R_Last war etwa 0,15 Ohm, für den Filter hatte ich R=0,06 Ohm und C=3300
>> µF. Das ergibt etwa 800 Hz Grenzfrequenz. Zuleitung und Rückleitung zur
>> Spannungsquelle waren etwa jeweils 1 m.
>>
>> Jetzt muß ich mal sehen, ob das mit einer induktiven Last auch
>> funktioniert, und ob das dann im eigentlichen Aufbau auch machbar ist.
>
> Hallo,
>
> sobald die Daten der Spule bekannt sind kann man besser entscheiden.

Das stimmt sicher. Die Größenordnung ist wohl etwa 100 µH oder mehr, der 
ohmsche Widerstand dürfte in der Gegend von 0,2 Ohm liegen.

> Soweit ich das verstehe wird obige Schaltung mit L statt R_Last zu einem
> Schwingkreis mit Resonanz und wegen dem C ist das dann auch keine
> Konstantstromquelle mehr. Stromansteuerung von Spulen ist ja
> vorteilhaft. Oder ist dieser Filter nur in der Stromversorgung?

Der Filter war jetzt mal ein Test direkt im Spulenstromkreis. Oder was 
meinst Du mit Stromversorgung?

> Kann man denn nicht vorher filtern etwa nach dem LEM-Wandler in der
> Stromregelung?

Tja, dazu kann nur der Hersteller der Stromquelle was sagen, das weiß 
ich nicht, wie das gelöst ist.

Außerdem, wie Du schon mal geschrieben hast, gibt es wohl auch eine 
direkte Rückstörung des LEM, das kann dann per Filter vor der Regelung 
auch nicht eliminiert werden.

> Kannst Du die Schaltung mal online-legen?

Da die Stromquelle nicht selbstgebaut ist und ich auch keinen Schaltplan 
dazu habe, kann ich das leider nicht. Man sieht eben den LEM-Wandler im 
Ausgangskreis, dann eine Steuerplatine und eine ganze Reihe 
Leistungstransistoren (40 Stück oder so), die wohl parallelgeschaltet 
den Ausgangsstrom einstellen.

Gruß
Holger

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#212111

From	Bernd Mayer <beam.bam.boom@knuut.de>
Date	2016-08-02 17:12 +0200
Message-ID	<nnqd8o$jct$1@gwaiyur.mb-net.net>
In reply to	#212101

Am 02.08.2016 um 15:58 schrieb Holger Schieferdecker:
> Am 01.08.2016 um 18:49 schrieb Edzard Egberts:
>> Holger Schieferdecker schrieb:
>>> Am 01.08.2016 um 16:00 schrieb Edzard Egberts:
>>>> 19 kHz lassen sich normalerweise ordentlich filtern. Da ist kein
>>>> Schaltnetzteil drinnen?
>>>
>>> Nein, kein Schaltnetzteil, nur eine Reihe Ringkerntrafos.
>>
>> Die Frage ist einfach nur, wo treten im Gerät 19 kHz auf?
>
> Meine Vermutung geht dahin, daß die von dem LEM Stromwandler kommen.

Hallo,

nach einem schnellen Anlesen von
http://www.hg-electronics.de/downloads/LEM/Applikationsbroschuere_3rd_deutsch.pdf

"Der Filter (siehe 2 in Bild 34)
der  Wandlerelektronik  sorgt  dafür,  dass  der  Magnetisierungs-
strom Im  aus dem Strom, der die Sekundärwicklung T1
durchfließt, herausgefiltert wird, so dass Im  nicht als Stör-
signal  an  den  Wandlerausgang  weitergeleitet  wird."

"Wie  oben  bereits  beschrieben  werden  die  beiden  „sättigbaren“
Magnetkreise  von  einem  Rechteckgenerator  jeweils  in  die
Sättigung getrieben."

sieht es für mich so aus, daß da intern mit Rechtecksignalen gearbeitet 
wird. Diese werden laut der Beschreibung am Ausgang wohl gut unterdrückt 
bei Deiner breitbandigen Rauschmessung kannst Du Reste davon doch noch 
erkennen.

Rauschen ist immer und überall!


Bernd Mayer

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#212042

From	Bernd Mayer <beam.bam.boom@knuut.de>
Date	2016-08-01 16:01 +0200
Message-ID	<nnnko1$a9r$1@gwaiyur.mb-net.net>
In reply to	#212037

Am 01.08.2016 um 15:23 schrieb Holger Schieferdecker:
>
> Also, hier noch die Angaben zur Rauschmessung:
>
> Dafür wurde die Spannung an einem Shuntwiderstand abgegriffen und auf
> einen Spectrum Analyzer gegeben. Meßbereich war 0..100 kHz und
> RMS-Messung. Daraus habe ich das Stromrauschen spektral und integriert
> zurückgerechnet.
>
> Das Spektrum hat bei 19 kHz einen scharfen Peak und bei 30 kHz einen
> breiten Berg (10 dBA niedriger) mit einer Halbwertsbreite von 20 kHz.
> Das Spektrum, das wir vom Hersteller haben, hat ebenfalls den Peak bei
> 19 kHz und einen Berg, letzteren aber bei 40 kHz.
>
> Die Messung ist nicht ganz einfach, ich habe da auch schon
> Abhängigkeiten vom Aufbau festgestellt. Es macht auch einen Unterschied
> (wenn auch nicht viel), ob der Spektrum Analyzer über einen Trenntrafo
> am Netz hängt oder direkt.
>
> In einem anderen Zusammenhang ist mir auch schon mal aufgefallen, daß
> diese LEM-Wandler (IT200 etc.) auch Dreck auf die Versorgungsspannung
> zurückleiten. Das hatte da auch eine Frequenz von 19 kHz. Das erklärt
> aber nicht den breiten Rauschberg.

Hallo,

der IT200 hat laut Datenblatt S. 3 schon bei  50 kHz Bandbreite:
Random Noise ppm (rms) > 15
und
Re-injected noise measured on primary cable < 5 μV RMS (DC-50 kHz)

https://doc.xdevs.com/doc/LEM/doc/it-200-s-ultrastab.pdf

Du hast 50 ppm mit 100 kHz gemessen. D.h. ca. die Hälfte des Rauschens 
stammt vom LEM Wandler!

Hat das gemessene Rauschen denn einen Einfluß auf die Funktion der 
Schaltung? Durch den Tiefpass aus Spule und Stromquelle wird ein Teil 
des Rauschens ja eh ausgefiltert.


Bernd Mayer


Bernd Mayer

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#212043

From	Bernd Mayer <beam.bam.boom@knuut.de>
Date	2016-08-01 16:03 +0200
Message-ID	<nnnkrf$a9r$2@gwaiyur.mb-net.net>
In reply to	#212037

Am 01.08.2016 um 15:23 schrieb Holger Schieferdecker:
>
> Also, hier noch die Angaben zur Rauschmessung:
>
> Dafür wurde die Spannung an einem Shuntwiderstand abgegriffen und auf
> einen Spectrum Analyzer gegeben. Meßbereich war 0..100 kHz und
> RMS-Messung. Daraus habe ich das Stromrauschen spektral und integriert
> zurückgerechnet.
>
> Das Spektrum hat bei 19 kHz einen scharfen Peak und bei 30 kHz einen
> breiten Berg (10 dBA niedriger) mit einer Halbwertsbreite von 20 kHz.
> Das Spektrum, das wir vom Hersteller haben, hat ebenfalls den Peak bei
> 19 kHz und einen Berg, letzteren aber bei 40 kHz.
>
> Die Messung ist nicht ganz einfach, ich habe da auch schon
> Abhängigkeiten vom Aufbau festgestellt. Es macht auch einen Unterschied
> (wenn auch nicht viel), ob der Spektrum Analyzer über einen Trenntrafo
> am Netz hängt oder direkt.
>
> In einem anderen Zusammenhang ist mir auch schon mal aufgefallen, daß
> diese LEM-Wandler (IT200 etc.) auch Dreck auf die Versorgungsspannung
> zurückleiten. Das hatte da auch eine Frequenz von 19 kHz. Das erklärt
> aber nicht den breiten Rauschberg.

Hallo,

der IT200 hat laut Datenblatt S. 3 schon bei  50 kHz Bandbreite:
Random Noise ppm (rms) > 15
und
Re-injected noise measured on primary cable < 5 μV RMS (DC-50 kHz)

https://doc.xdevs.com/doc/LEM/doc/it-200-s-ultrastab.pdf

Du hast 50 ppm mit 100 kHz gemessen. D.h. ca. die Hälfte des Rauschens 
stammt vom LEM Wandler!

Hat das gemessene Rauschen denn einen Einfluß auf die Funktion der 
Schaltung? Durch den Tiefpass aus Spule und Stromquelle wird ein Teil 
des Rauschens ja eh ausgefiltert.


Bernd Mayer

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#212048

From	Holger Schieferdecker <spamless@gmx.de>
Date	2016-08-01 16:49 +0200
Message-ID	<nnnnhoUk6r6L1@news.in-ulm.de>
In reply to	#212043

Am 01.08.2016 um 16:03 schrieb Bernd Mayer:
> Am 01.08.2016 um 15:23 schrieb Holger Schieferdecker:
>>
>> Also, hier noch die Angaben zur Rauschmessung:
>>
>> Dafür wurde die Spannung an einem Shuntwiderstand abgegriffen und auf
>> einen Spectrum Analyzer gegeben. Meßbereich war 0..100 kHz und
>> RMS-Messung. Daraus habe ich das Stromrauschen spektral und integriert
>> zurückgerechnet.
>>
>> Das Spektrum hat bei 19 kHz einen scharfen Peak und bei 30 kHz einen
>> breiten Berg (10 dBA niedriger) mit einer Halbwertsbreite von 20 kHz.
>> Das Spektrum, das wir vom Hersteller haben, hat ebenfalls den Peak bei
>> 19 kHz und einen Berg, letzteren aber bei 40 kHz.
>>
>> Die Messung ist nicht ganz einfach, ich habe da auch schon
>> Abhängigkeiten vom Aufbau festgestellt. Es macht auch einen Unterschied
>> (wenn auch nicht viel), ob der Spektrum Analyzer über einen Trenntrafo
>> am Netz hängt oder direkt.
>>
>> In einem anderen Zusammenhang ist mir auch schon mal aufgefallen, daß
>> diese LEM-Wandler (IT200 etc.) auch Dreck auf die Versorgungsspannung
>> zurückleiten. Das hatte da auch eine Frequenz von 19 kHz. Das erklärt
>> aber nicht den breiten Rauschberg.
>
> Hallo,
>
> der IT200 hat laut Datenblatt S. 3 schon bei  50 kHz Bandbreite:
> Random Noise ppm (rms) > 15
> und
> Re-injected noise measured on primary cable < 5 μV RMS (DC-50 kHz)
>
> https://doc.xdevs.com/doc/LEM/doc/it-200-s-ultrastab.pdf
>
> Du hast 50 ppm mit 100 kHz gemessen. D.h. ca. die Hälfte des Rauschens
> stammt vom LEM Wandler!
>
> Hat das gemessene Rauschen denn einen Einfluß auf die Funktion der
> Schaltung? Durch den Tiefpass aus Spule und Stromquelle wird ein Teil
> des Rauschens ja eh ausgefiltert.

Tja, bisher ist die Stromquelle noch nicht an einer Spule betrieben 
worden. Mein Auftrag war, die Rauschperformance anzuschauen, da habe ich 
bisher mit Shuntwiderständen als Last improvisiert. Es ist auch noch 
nicht festgelegt, an welcher Stelle im Experiment die Stromquelle mal 
eingesetzt werden soll und wie genau die Spulenparameter sind. Daher 
kann ich leider nicht sagen, ob das ganze überhaupt einen großen Einfluß 
hat. Aber "man" will natürlich, daß die Quelle so gut wie möglich ist.

Gruß
Holger

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#212050

From	Bernd Mayer <beam.bam.boom@knuut.de>
Date	2016-08-01 17:14 +0200
Message-ID	<nnnp0f$kf0$1@gwaiyur.mb-net.net>
In reply to	#212048

Am 01.08.2016 um 16:49 schrieb Holger Schieferdecker:
[Rauschmessung /Optimierung]

>> Hat das gemessene Rauschen denn einen Einfluß auf die Funktion der
>> Schaltung? Durch den Tiefpass aus Spule und Stromquelle wird ein Teil
>> des Rauschens ja eh ausgefiltert.
>
> Tja, bisher ist die Stromquelle noch nicht an einer Spule betrieben
> worden. Mein Auftrag war, die Rauschperformance anzuschauen, da habe ich
> bisher mit Shuntwiderständen als Last improvisiert. Es ist auch noch
> nicht festgelegt, an welcher Stelle im Experiment die Stromquelle mal
> eingesetzt werden soll und wie genau die Spulenparameter sind. Daher
> kann ich leider nicht sagen, ob das ganze überhaupt einen großen Einfluß
> hat. Aber "man" will natürlich, daß die Quelle so gut wie möglich ist.

Hallo,

Ist denn wenigstens die geforderte Bandbreite bekannt?

Im Datenblatt des LEM-Wandlers:
http://www.lem.com/docs/products/it_200-s_ultrastab.pdf

kann man auf Seite 3 gut den großen Einfluß der Bandbreite ablesen:
jeweils Vnoise in V
Output rms noise 0 .. 10 Hz  0.1
Output rms noise 0 .. 100 Hz 1
Output rms noise 0 .. 1 kHz  2
Output rms noise 0 .. 10 kHz 8
Output rms noise 0 .. 50 kHz 15

Ansonsten einen eigenen rauscharmen und auf die Anwendung optimierten 
Wandler entwickeln. Ist etwas über den Innenaufbau des LEM -Wandlers 
bekannt (ist der evtl. chopper-stabilisiert oder hat der intern 
irgendwelche anderen Störfrequenzen?).


Bernd Mayer

Bernd Mayer

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#212051

From	Bernd Mayer <beam.bam.boom@knuut.de>
Date	2016-08-01 17:16 +0200
Message-ID	<nnnp4i$kf0$2@gwaiyur.mb-net.net>
In reply to	#212048

Am 01.08.2016 um 16:49 schrieb Holger Schieferdecker:
[Rauschmessung /Optimierung]

>> Hat das gemessene Rauschen denn einen Einfluß auf die Funktion der
>> Schaltung? Durch den Tiefpass aus Spule und Stromquelle wird ein Teil
>> des Rauschens ja eh ausgefiltert.
>
> Tja, bisher ist die Stromquelle noch nicht an einer Spule betrieben
> worden. Mein Auftrag war, die Rauschperformance anzuschauen, da habe ich
> bisher mit Shuntwiderständen als Last improvisiert. Es ist auch noch
> nicht festgelegt, an welcher Stelle im Experiment die Stromquelle mal
> eingesetzt werden soll und wie genau die Spulenparameter sind. Daher
> kann ich leider nicht sagen, ob das ganze überhaupt einen großen Einfluß
> hat. Aber "man" will natürlich, daß die Quelle so gut wie möglich ist.

Hallo,

Ist denn wenigstens die geforderte Bandbreite bekannt?

Im Datenblatt des LEM-Wandlers:
http://www.lem.com/docs/products/it_200-s_ultrastab.pdf

kann man auf Seite 3 gut den großen Einfluß der Bandbreite ablesen:
jeweils Vnoise in V
Output rms noise 0 .. 10 Hz  0.1
Output rms noise 0 .. 100 Hz 1
Output rms noise 0 .. 1 kHz  2
Output rms noise 0 .. 10 kHz 8
Output rms noise 0 .. 50 kHz 15

Ansonsten einen eigenen rauscharmen und auf die Anwendung optimierten 
Wandler entwickeln. Ist etwas über den Innenaufbau des LEM -Wandlers 
bekannt (ist der evtl. chopper-stabilisiert oder hat der intern 
irgendwelche anderen Störfrequenzen?).


Bernd Mayer

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#212105

From	Holger Schieferdecker <spamless@gmx.de>
Date	2016-08-02 16:13 +0200
Message-ID	<nnq9pvUoinnL1@news.in-ulm.de>
In reply to	#212051

Am 01.08.2016 um 17:16 schrieb Bernd Mayer:
> Am 01.08.2016 um 16:49 schrieb Holger Schieferdecker:
> [Rauschmessung /Optimierung]
>
>>> Hat das gemessene Rauschen denn einen Einfluß auf die Funktion der
>>> Schaltung? Durch den Tiefpass aus Spule und Stromquelle wird ein Teil
>>> des Rauschens ja eh ausgefiltert.
>>
>> Tja, bisher ist die Stromquelle noch nicht an einer Spule betrieben
>> worden. Mein Auftrag war, die Rauschperformance anzuschauen, da habe ich
>> bisher mit Shuntwiderständen als Last improvisiert. Es ist auch noch
>> nicht festgelegt, an welcher Stelle im Experiment die Stromquelle mal
>> eingesetzt werden soll und wie genau die Spulenparameter sind. Daher
>> kann ich leider nicht sagen, ob das ganze überhaupt einen großen Einfluß
>> hat. Aber "man" will natürlich, daß die Quelle so gut wie möglich ist.
>
> Hallo,
>
> Ist denn wenigstens die geforderte Bandbreite bekannt?

Leider weiß ich darüber nichts. Soweit ich weiß, wurde da nichts exaktes 
spezifiziert. Beim Kauf der Stromquelle hatte jedoch Rauscharmut Vorrang 
vor Geschwindigkeit. Im Beschaffungsantrag steht noch was von Response 
time < 2ms.

> Im Datenblatt des LEM-Wandlers:
> http://www.lem.com/docs/products/it_200-s_ultrastab.pdf
>
> kann man auf Seite 3 gut den großen Einfluß der Bandbreite ablesen:
> jeweils Vnoise in V
> Output rms noise 0 .. 10 Hz  0.1
> Output rms noise 0 .. 100 Hz 1
> Output rms noise 0 .. 1 kHz  2
> Output rms noise 0 .. 10 kHz 8
> Output rms noise 0 .. 50 kHz 15
>
> Ansonsten einen eigenen rauscharmen und auf die Anwendung optimierten
> Wandler entwickeln. Ist etwas über den Innenaufbau des LEM -Wandlers
> bekannt (ist der evtl. chopper-stabilisiert oder hat der intern
> irgendwelche anderen Störfrequenzen?).

Er arbeitet nach dem Fluxgate-Prinzip, siehe hier ab Seite 27 (bzw. S. 
33 für die IT-Serie):

http://www.hg-electronics.de/downloads/LEM/Applikationsbroschuere_3rd_deutsch.pdf

Mehr ist mir darüber jetzt auch nicht bekannt.

Gruß
Holger

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#212110

From	Bernd Mayer <beam.bam.boom@knuut.de>
Date	2016-08-02 16:47 +0200
Message-ID	<nnqbqt$fnu$1@gwaiyur.mb-net.net>
In reply to	#212105

Am 02.08.2016 um 16:13 schrieb Holger Schieferdecker:
> Am 01.08.2016 um 17:16 schrieb Bernd Mayer:
>> Am 01.08.2016 um 16:49 schrieb Holger Schieferdecker:
>> [Rauschmessung /Optimierung]
>>
>> Ist denn wenigstens die geforderte Bandbreite bekannt?
>
> Leider weiß ich darüber nichts. Soweit ich weiß, wurde da nichts exaktes
> spezifiziert. Beim Kauf der Stromquelle hatte jedoch Rauscharmut Vorrang
> vor Geschwindigkeit. Im Beschaffungsantrag steht noch was von Response
> time < 2ms.

Hallo,

2 ms - das klingt nicht so als ob da die Bandbreite von 100 kHz benötigt 
wird.  Falls damit die Anstiegszeit des Impuls gemeint ist dann lässt 
sich daraus annähernd die Bandbreite berechnen:

https://de.wikipedia.org/wiki/Anstiegs-_und_Abfallzeit

http://www.amplifier.cd/Test_Equipment/Tektronix/Tektronix_7000_series_special/rechteck/Rechteck%FCbertragung.html

Bandbreite = 1/tr * 0.35

Das wären dann ca. 175 Hz!

Das sollte man dann auch bei der Rauschmessung berücksichtigen und auch 
bei der Schaltung der Kostantstromquelle.

Interessant könnte nebenbei auch sein den Ausgangswiderstand der 
Konstantstromquelle zu messen und dessen Frequenzgang - eine 
Konstantstromquelle soll ja einen möglichst hohen Ausgangswiderstand haben.


Bernd Mayer

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#212491

From	Holger Schieferdecker <spamless@gmx.de>
Date	2016-08-12 10:12 +0200
Message-ID	<nok0d2Udb5pL1@news.in-ulm.de>
In reply to	#212110

Am 02.08.2016 um 16:47 schrieb Bernd Mayer:
> Am 02.08.2016 um 16:13 schrieb Holger Schieferdecker:
>> Am 01.08.2016 um 17:16 schrieb Bernd Mayer:
>>> Am 01.08.2016 um 16:49 schrieb Holger Schieferdecker:
>>> [Rauschmessung /Optimierung]
>>>
>>> Ist denn wenigstens die geforderte Bandbreite bekannt?
>>
>> Leider weiß ich darüber nichts. Soweit ich weiß, wurde da nichts exaktes
>> spezifiziert. Beim Kauf der Stromquelle hatte jedoch Rauscharmut Vorrang
>> vor Geschwindigkeit. Im Beschaffungsantrag steht noch was von Response
>> time < 2ms.
>
> Hallo,
>
> 2 ms - das klingt nicht so als ob da die Bandbreite von 100 kHz benötigt
> wird.  Falls damit die Anstiegszeit des Impuls gemeint ist dann lässt
> sich daraus annähernd die Bandbreite berechnen:
>
> https://de.wikipedia.org/wiki/Anstiegs-_und_Abfallzeit
>
> http://www.amplifier.cd/Test_Equipment/Tektronix/Tektronix_7000_series_special/rechteck/Rechteck%FCbertragung.html
>
>
> Bandbreite = 1/tr * 0.35
>
> Das wären dann ca. 175 Hz!

Hm, die Bandbreite von 100 kHz wird für die Ansteuerung nicht benötigt. 
Ich messe aber den Bereich, weil da eben möglichst kein Rauschen 
auftreten soll.

> Das sollte man dann auch bei der Rauschmessung berücksichtigen und auch
> bei der Schaltung der Kostantstromquelle.
>
> Interessant könnte nebenbei auch sein den Ausgangswiderstand der
> Konstantstromquelle zu messen und dessen Frequenzgang - eine
> Konstantstromquelle soll ja einen möglichst hohen Ausgangswiderstand haben.

Geht das auch bei einer geregelten Stromquelle? Es stellt sich doch 
immer der gewünschte Strom ein. Wenn ich das mal nachrechne mit Spannung 
und Strom für zwei verschiedene Lasten, nach folgender Formel

Ri = (U1 - U2) / (I2 - I1)

kommt was negatives raus...

Gruß
Holger

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#212499

From	Hans-Peter Diettrich <DrDiettrich1@aol.com>
Date	2016-08-12 12:15 +0200
Message-ID	<e15lvpF5e0fU3@mid.individual.net>
In reply to	#212491

Holger Schieferdecker schrieb:

> Wenn ich das mal nachrechne mit Spannung 
> und Strom für zwei verschiedene Lasten, nach folgender Formel
> 
> Ri = (U1 - U2) / (I2 - I1)
> 
> kommt was negatives raus...

Dann hast Du zwar eine falsche Formel benutzt, aber immerhin richtig 
gerechnet ;-)

DoDi

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#212507

From	Volker Staben <volker.staben@hs-flensburg.de>
Date	2016-08-12 14:58 +0200
Message-ID	<e15vggF7lr0U1@mid.individual.net>
In reply to	#212491

Am 12.08.16 um 10.12 schrieb Holger Schieferdecker:
> Ri = (U1 - U2) / (I2 - I1)

... und bei einer Stromquelle sollte der Strom doch unbhängig von der
Last sein. Es wäre dann I2 = I1. Und daraus schließen wir, dass ...?

Gruß, V.

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#212508

From	Holger Schieferdecker <spamless@gmx.de>
Date	2016-08-12 15:33 +0200
Message-ID	<nokj6gUeam3L1@news.in-ulm.de>
In reply to	#212507

Am 12.08.2016 um 14:58 schrieb Volker Staben:
> Am 12.08.16 um 10.12 schrieb Holger Schieferdecker:
>> Ri = (U1 - U2) / (I2 - I1)
>
> ... und bei einer Stromquelle sollte der Strom doch unbhängig von der
> Last sein. Es wäre dann I2 = I1. Und daraus schließen wir, dass ...?

Dann teilt man durch 0 und bekommt unendlich.

Allerdings habe ich die Methode so verstanden, daß man bei verschiedenen 
Lasten mißt, und ich kann ja auch verschiedene Ströme einstellen. Hm, 
ok, das gilt dann nur bei einer ungeregelten Stromquelle, bei der dann 
ggf. die Spannung etwas einbricht und somit der Strom auch 
unterschiedlich ist. Also etwa eine Autobatterie.

Gruß
Holger

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#212512

From	Volker Staben <volker.staben@hs-flensburg.de>
Date	2016-08-12 18:01 +0200
Message-ID	<e16a6mFa6r6U1@mid.individual.net>
In reply to	#212508

Am 12.08.16 um 15.33 schrieb Holger Schieferdecker:
> Am 12.08.2016 um 14:58 schrieb Volker Staben:
>> Am 12.08.16 um 10.12 schrieb Holger Schieferdecker:
>>> Ri = (U1 - U2) / (I2 - I1)
>>
>> ... und bei einer Stromquelle sollte der Strom doch unbhängig von der
>> Last sein. Es wäre dann I2 = I1. Und daraus schließen wir, dass ...?
> 
> Dann teilt man durch 0 und bekommt unendlich.

und das ist der ideale differenzielle Innenwiderstand einer Stromquelle.

Real ändert sich der Strom natürlich mit Änderung der Last und damit
bestimmt man tatsächlich genau so den realen Innenwiderstand der
Stromquelle.

> Allerdings habe ich die Methode so verstanden, daß man bei verschiedenen
> Lasten mißt, und ich kann ja auch verschiedene Ströme einstellen. 

Der "eingestellte" Strom sollte schon unverändert bleiben...

> Hm,
> ok, das gilt dann nur bei einer ungeregelten Stromquelle, bei der dann
> ggf. die Spannung etwas einbricht und somit der Strom auch
> unterschiedlich ist. Also etwa eine Autobatterie.

Eine Stromquelle gibt es nicht ohne Regelung.

V.

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#212513

From	Axel Berger <Axel_Berger@B.Maus.De>
Date	2016-08-12 18:44 +0200
Message-ID	<57ADFD09.AE3C1A1B@B.Maus.De>
In reply to	#212512

Volker Staben wrote:
> Eine Stromquelle gibt es nicht ohne Regelung.

Im Prinzip doch. Du bestimmst den Innenwiderstand, den Du mindestens
haben willst, verbaust genau den und wählst eine hinreiched hohe
Spannung für den gewünschtren Strom. Bei 10 mA und 10 MOhm sind das
gerade mal 100 kV und und 1 kW, ganz typische Kleinsignal-Laborwerte
also.

Axel

-- 
/¯\   No  |    Dipl.-Ing. F. Axel Berger    Tel: +49/ 221/ 7771 8067
\ /  HTML |    Roald-Amundsen-Straße 2a     Fax: +49/ 221/ 7771 8069
 X    in  |    D-50829 Köln-Ossendorf      http://berger-odenthal.de
/ \  Mail | -- No unannounced, large, binary attachments, please! --

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#212514

From	Bernd Mayer <beam.bam.boom@knuut.de>
Date	2016-08-12 18:59 +0200
Message-ID	<nokv9c$no6$1@gwaiyur.mb-net.net>
In reply to	#212513

Am 12.08.2016 um 18:44 schrieb Axel Berger:
> Volker Staben wrote:
>> Eine Stromquelle gibt es nicht ohne Regelung.
>
> Im Prinzip doch. Du bestimmst den Innenwiderstand, den Du mindestens
> haben willst, verbaust genau den und wählst eine hinreiched hohe
> Spannung für den gewünschtren Strom. Bei 10 mA und 10 MOhm sind das
> gerade mal 100 kV und und 1 kW, ganz typische Kleinsignal-Laborwerte
> also.

Hallo,

und dann noch rauscharm und breitbandig.

http://www.beis.de/Elektronik/Nomograms/R-Noise/R-Noise-20kHz.GIF
1pF Streukapazität ergibt dann eine Bandbreite von ca. 15 kHz.
Die Temperatur wird bei 1 kW Verlustleistung möglicherweise höher sein 
als 27° C.

smiley

Bernd Mayer

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#212046

From	Klaus Bahner <Klaus.Bahner@ieee.org>
Date	2016-08-01 16:52 +0200
Message-ID	<nnnnmu$4uj$1@dont-email.me>
In reply to	#212037

On 01-08-2016 15:23, Holger Schieferdecker wrote:
> Das Spektrum hat bei 19 kHz einen scharfen Peak und bei 30 kHz einen
> breiten Berg (10 dBA niedriger) mit einer Halbwertsbreite von 20 kHz.
> Das Spektrum, das wir vom Hersteller haben, hat ebenfalls den Peak bei
> 19 kHz und einen Berg, letzteren aber bei 40 kHz.

Das scheint mir ein "komplizierte" Messung der Schleifenverstaerkung als 
Noisegain-Messung zu sein. Und sieht erstmal recht normal aus, man fragt 
sich aber ob die Schleifenverstaerkung an die Anwendung angepasst ist 
oder zufaellig entstanden ist. Wie Bernd andernorts geschrieben hat 
waere eine Reduzierung der Bandbreite an die maximale Bandbreite der 
Spule angebracht - allerdings kann das je nach Reglerschaltung 
Konsequenzen fuer den statischen Einstellfehler haben.

>
> Intern ist das Gerät wohl mit einer ganzen Batterie parallelgeschalteter
> Transistoren aufgebaut. Der Ausgangsstrom wird mit einem LEM
> Stromwandler gemessen und so an den Regler weitergegeben.

Also ziemlich Standard.

>
> Der Hersteller hat schon eine Reihe Messungen an einzelnen Komponenten
> durchgeführt und alternative Teile getestet, aber ohne Erfolg. Es konnte
> auch keine eindeutige Quelle des Rauschens ermittelt werden.

Hmmmm, aber der Hersteller sollte doch in der Lage sein, ein 
Rauschanalyse zu liefern? Ist das Stromrauschen in der erwarteten 
Groessenordnung oder nicht? ALternative Teile getestet klingt ziemlich 
unsystematisch. Wenn wie Bernd geschrieben hat 50% des Stromrauschens 
bereits vom Transducer kommen, so liegt die Schaltung an der Grenze.

>
> Die Messung ist nicht ganz einfach, ich habe da auch schon
> Abhängigkeiten vom Aufbau festgestellt. Es macht auch einen Unterschied
> (wenn auch nicht viel), ob der Spektrum Analyzer über einen Trenntrafo
> am Netz hängt oder direkt.

Klar du misst auf -80 dB Niveau, da hoerst du das Grass wachsen :-) 
Damit ist natuerlich nicht gesagt, dass es nicht besser geht, aber das 
erfordert ein spezielles Low Noise Design des gesamten Systems (Quelle, 
Steuerung, Magnet) - wenn die benutzte Stromquelle das nicht liefert ist 
nachbessern ziemlich aussichtslos.

Die von dir angesprochenen "aktiven" Rauschverminderungsideen wie der 
parallel Transistor sind eher aussischtslos, weil 1.) die Regelschleife 
in Praxis mit grosser Sicherheit unstabil wird und 2.) weil das Rauschen 
erstmal auftreten muss bevor du es wegregulieren kannst.

>
> In einem anderen Zusammenhang ist mir auch schon mal aufgefallen, daß
> diese LEM-Wandler (IT200 etc.) auch Dreck auf die Versorgungsspannung
> zurückleiten. Das hatte da auch eine Frequenz von 19 kHz. Das erklärt
> aber nicht den breiten Rauschberg.

Wie gesagt hoechstwahrscheinlich Schleifenverstaerkung des 
Regelverstaerkers.
By the way, die Spule ist das wirklich eine eisenloser Magnet?

Gruss
Klaus

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#212108

From	Holger Schieferdecker <spamless@gmx.de>
Date	2016-08-02 16:29 +0200
Message-ID	<nnqanpUokbfL1@news.in-ulm.de>
In reply to	#212046

Am 01.08.2016 um 16:52 schrieb Klaus Bahner:
> On 01-08-2016 15:23, Holger Schieferdecker wrote:
>> Das Spektrum hat bei 19 kHz einen scharfen Peak und bei 30 kHz einen
>> breiten Berg (10 dBA niedriger) mit einer Halbwertsbreite von 20 kHz.
>> Das Spektrum, das wir vom Hersteller haben, hat ebenfalls den Peak bei
>> 19 kHz und einen Berg, letzteren aber bei 40 kHz.
>
> Das scheint mir ein "komplizierte" Messung der Schleifenverstaerkung als
> Noisegain-Messung zu sein. Und sieht erstmal recht normal aus, man fragt
> sich aber ob die Schleifenverstaerkung an die Anwendung angepasst ist
> oder zufaellig entstanden ist. Wie Bernd andernorts geschrieben hat
> waere eine Reduzierung der Bandbreite an die maximale Bandbreite der
> Spule angebracht - allerdings kann das je nach Reglerschaltung
> Konsequenzen fuer den statischen Einstellfehler haben.
>
>> Intern ist das Gerät wohl mit einer ganzen Batterie parallelgeschalteter
>> Transistoren aufgebaut. Der Ausgangsstrom wird mit einem LEM
>> Stromwandler gemessen und so an den Regler weitergegeben.
>
> Also ziemlich Standard.
>
>> Der Hersteller hat schon eine Reihe Messungen an einzelnen Komponenten
>> durchgeführt und alternative Teile getestet, aber ohne Erfolg. Es konnte
>> auch keine eindeutige Quelle des Rauschens ermittelt werden.
>
> Hmmmm, aber der Hersteller sollte doch in der Lage sein, ein
> Rauschanalyse zu liefern? Ist das Stromrauschen in der erwarteten
> Groessenordnung oder nicht? ALternative Teile getestet klingt ziemlich
> unsystematisch. Wenn wie Bernd geschrieben hat 50% des Stromrauschens
> bereits vom Transducer kommen, so liegt die Schaltung an der Grenze.

Vom Hersteller habe ich Spektren bekommen bei verschiedenen Strömen. Die 
sehen ähnlich aus wie die, die ich gemessen habe, lassen sich aber nicht 
ganz zur Deckung bringen.

Mit alternative Teile getestet war ein anderer Verstärker gemeint, was 
aber nichts geändert hat.

Das Rauschen ist so wie es jetzt ist wohl in der Größenordnung dessen, 
was spezifiziert war, aber man hat es sich wohl noch besser erhofft.

>> Die Messung ist nicht ganz einfach, ich habe da auch schon
>> Abhängigkeiten vom Aufbau festgestellt. Es macht auch einen Unterschied
>> (wenn auch nicht viel), ob der Spektrum Analyzer über einen Trenntrafo
>> am Netz hängt oder direkt.
>
> Klar du misst auf -80 dB Niveau, da hoerst du das Grass wachsen :-)
> Damit ist natuerlich nicht gesagt, dass es nicht besser geht, aber das
> erfordert ein spezielles Low Noise Design des gesamten Systems (Quelle,
> Steuerung, Magnet) - wenn die benutzte Stromquelle das nicht liefert ist
> nachbessern ziemlich aussichtslos.
>
> Die von dir angesprochenen "aktiven" Rauschverminderungsideen wie der
> parallel Transistor sind eher aussischtslos, weil 1.) die Regelschleife
> in Praxis mit grosser Sicherheit unstabil wird und 2.) weil das Rauschen
> erstmal auftreten muss bevor du es wegregulieren kannst.

Schade. Und wegen 2.) dachte ich eben an den Transistorpfad, weil das 
Rauschen da dann immer auftreten kann/darf und eben nur geschickt 
umgeleitet wird. So die Theorie :-) Ließ sich mit einer ohmschen Last 
auch ganz gut simulieren, nur nicht induktiv.

>> In einem anderen Zusammenhang ist mir auch schon mal aufgefallen, daß
>> diese LEM-Wandler (IT200 etc.) auch Dreck auf die Versorgungsspannung
>> zurückleiten. Das hatte da auch eine Frequenz von 19 kHz. Das erklärt
>> aber nicht den breiten Rauschberg.
>
> Wie gesagt hoechstwahrscheinlich Schleifenverstaerkung des
> Regelverstaerkers.
> By the way, die Spule ist das wirklich eine eisenloser Magnet?

Bisher ist die Spule noch gar nicht, bzw. nur ein Widerstand für die 
Tests. Aber ja, nachher ist da kein Eisenkern vorgesehen.

Gruß
Holger

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#212038

From	Bernd Mayer <beam.bam.boom@knuut.de>
Date	2016-08-01 15:30 +0200
Message-ID	<nnniuc$5tr$1@gwaiyur.mb-net.net>
In reply to	#212026

Am 01.08.2016 um 12:09 schrieb Holger Schieferdecker:
> Wir haben hier im Institut eine Stromquelle (100 A, 30 V max.), die
> schon ziemlich rauscharm ist. Aber das soll nach Möglichkeit noch
> verbessert werden. Bisher liegt sie etwa bei 5E-5, bezogen auf
> Maximalstrom.
>
> Hat jemand einen Tip, wie ich da ansetzen könnte?

Hallo,

sofern die Schaltung schon auf minimales Rauschen optimiert wurde (Wahl 
der Bauteile, Layout usw.) dann kann es helfen die Bandbreite passend 
einzustellen. Rauschen ist ja immer auf eine Bandbreite bezogen. Diese 
vermisse ich bei Deiner Angabe von 5E-5. Die Spule kann entsprechend 
ihrer Induktivität und der Maximalspannung der Stromquelle nicht 
beliebig schnell angesteurt werden.

Welche Bandbreite wird benötigt zur Ansteuerung der Spule und welche 
Bandbreite hat die Stromquelle?


Bernd Mayer

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