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Hallo Thomas,
Da hier die fo auf 15Hz begrenzt ist, kann es sich eigentlich nur um eine einfache Anwendung zur reinen Frequenzzählung handeln. Diagnostische EKG-Auswertung erfordert eine fo>100Hz, typisch 300Hz, hochauflösend deutlich darüber (10kHz).
Grüße
Hartwig

» Liebe Experten,

Lieber Grossenkel des grossen Erfinders der Herz-Lungen-Maschine,

Tja, das waren noch Zeiten damals. Auch als nebenberuflicher Tierarzt gelangte er zusätzliche Berühmtheit. Er operierte mal ein Büsi...

» Ein EKG-ähnliches Signal

Einfache Frage: Was ist das?

Mich interessiert das, weil ich früher sehr viel mit Elektronik im Bereich von EMG (Elektro-Myographie) zu tun hatte.

. . . "Elektro-Myographie (EMG) eine kleine Einführung"
. . . . http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/emg1.htm

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

» Liebe Experten,
»
» ich brauche Hilfe bei einer Verstärkerschaltung mit einem OP TS912.
»
» Zur Aufgabenstellung: Ein EKG-ähnliches Signal mit einem Maximum von ca.
» +10mV und einem Minimum von ca. -1mV soll so hochverstärkt werden, dass es
» von einem Mikrocontroller per ADC-Eingang ausgewertet werden kann. Die
» Spannungsversorgung erfolgt über einen LiIon-Akku mit 3,7V. Da die Masse
» des Quellsignals nicht mit der Masse der Schaltung verbunden ist, habe ich
» mit zwei Dioden einen "Massepunkt" generiert, der ca. 1V über 0V der
» Spannungsversorgung liegt; somit werden auch die negativen Anteile des
» Signals korrekt abgebildet.
» Ich habe die Schaltung als aktiven Tiefpass 2. Ordnung mit einer
» Grenzfrequenz von ca. 15 Hz (Unterdrückung von Netzbrummen) und einem
» Verstärkungsfaktor von 100 ausgelegt.
»
» Auf dem Steckbrett funktionierte die Schaltung tadellos, also habe ich eine
» Platine entworfen und die Schaltung mit SMD-Bauteilen aufgebaut (sie soll
» möglichst klein sein). Leider zeigte die Schaltung ein Kippverhalten mit
» einer Frequenz von ca. 1,5 Hz.
» Nachdem ich Fehler im Layout ausgeschlossen hatte, habe ich die Schaltung
» nochmal auf dem Steckbrett mit bedrahteten Bauteilen aufgebaut - und jetzt
» kippt auch diese Schaltung. Da ich überhaupt nicht verstehe was hier
» passiert, habe ich mal ein paar Befunde gesammelt:
»
» 1) Legt man die Verbindung von R2 und R3 auf Masse, hört das Kippen auf.
» 2) Legt man die Verbindung von R1 und R2 auf Masse, verdoppelt sich die
» Kippfrequenz (die Reihenschaltung aus R1 und R2 scheint also schon mal
» bestimmend für die Kippfrequenz zu sein).
» 3) Um den Einfluss des Verstärkungsfaktors zu untersuchen, habe ich R5
» durch einen 100k-Trimmer ersetzt und verschiedene Werte durchgespielt:
» - Mit größer werdendem R, d.h. abnehmendem Verstärkungsfaktor, wird die
» Frequenz des Kippens schneller (ich hätte auch ein paar Oszillogramme, kann
» aber leider nur 1 Datei anhängen).
» - Auffällig ist auch die Form der fallenden und steigenden Flanken: Diese
» zeigen nämlich einen exponentiellen Anstieg bzw. Abfall der Spannung und
» somit ja eigentlich genau das Gegenteil von dem, was man z.B. bei einer
» Rückkopplung über ein RC-Glied erwarten würde
» - Bei Werten über ca. 25kOhm geht der Ausgang nicht mehr in die Sättigung
» - Bei Werten über ca. 50kOhm hört das Kippen ganz auf.
»
» Ich weiß, das ist eine Menge Informationen, aber ich sitze seit einer Woche
» vor dieser Schaltung (die ja schon mal funktioniert hat!) und zermartere
» mir das Hirn, wo dieses Kippen herkommen könnte...
»
» Für Denkanstöße jeder Art bin ich sehr dankbar!
»
»
»

Versuchs mal so



Mit R2 kann man die Verstärkung einstellen.

Ohne R2 schwingt die Schaltung.

Auch auf die Eingangsamplitude achten ist sie zu groß fährt der OP in die Sättigung und bleibt dort stehen.

Achte auch auf die Ausgangslast, die Last so Hochohmig wie möglich, deshalb würde ich einen Impedanzwandler dahinter setzen.

Mit einem Oszilloskopeingang von 1M parallel 15-30pF stört den OP nicht, kleinere Last als 100kOhm gibt es Probleme.


Bedenke es ist eine Simulation, ohne komplette Nachbildung der Induktivitäten, Kapazitäten, ESR der Kondensatoren usw.
Den TS 912 hab ich nicht als Modell, deswegen ein OPA347 auch ein Rail to Rail OP, Single Supply 2,3 -5,5V

Hallo an alle,

vielen Dank für die Antworten und Lösungsvorschläge!
Erstmal vorweg: Über den Einfluss des Verstärkungsfaktors auf den Frequenzgang hatte ich auch schon nachgedacht. Auf etlichen Seiten im Internet wird die Grenzfrequenz ausschließlich als Funktion der beiden Widerstände und Kondensatoren beschrieben, nicht jedoch des Verstärkungsfaktors. Weil ich das überprüfen wollte, habe ich das ganze mal mit LT-Spice durchsimuliert und bin zu dem anderen Ergebnis gekommen, dass der Rückkopplungs-Spannungsteiler sehr wohl den Frequenzgang verändert.

Wie auch immer - auch mit einem Verstärkungsfaktor von 100 war ich mit dem Übertragungsverhalten der Steckbrett-Version vollauf zufrieden, so dass ich mir zu diesem Thema erstmal keine weiteren Gedanken mehr gemacht habe. Auch die Amplitude des Ausgangssignals war genau so, wie ich mir das vorgestellt hatte. Auf dem Steckbrett halt...

Der Einwand mit der instabilen Masse leuchtet natürlich ein, deshalb habe ich gerade mal den zweiten OP im TS912 als 1:1-Treiber für die Diodenspannung verwendet. Das Kippen bleibt aber leider bestehen, und zwar auch mit 470 µF + 100 nF an der Betriebsspannung sowie 47 µF + 100 nF parallel zu den Dioden. Trotzdem werde ich morgen mal ein paar TLV431 bestellen, sowas kann man ja immer mal brauchen.

Eine Erhöhung der Betriebsspannung auf 5V brachte ebenfalls nichts, und das Problem tritt auch auf, wenn ich die Schaltung an dem vorgesehenen LiIon-Aku betreibe.

Was mich halt so ein bisschen wahnsinnig macht ist die Tatsache, dass auf dem Steckbrett alles schon mal wunderbar funktioniert hat...

EDIT:
Lieber Altgeselle, DANKE für dein Verständnis.

--
Grüße
Michael

Hallo,

Dein Phänomen nennt sich Motorboating. Das passiert immer dann, wenn die
Betriebsspannung nicht stabil genug ist.

Abhilfe
Elko über die Betriebsspannung (>=100µ) sowie Keramikkondensator 100n
Elko über die beiden Dioden nach -Ub (>=47µ) sowie Keramikkondensator 100n

Ist Dein Eingangssignal wirklich nur 10mV groß?
Könnte es auf Grund der Verstärkung von 100fach sein, dass ein kurzer Peak >10mV
den OpAmp in die pos. Sättigung treibt? Selbiges für negativ.
Ich kenne das Datenblatt des verwendeten OpAmps nicht. Der kommt mit Ub=3V zurecht
und der Ausgang wird nicht übersteuert?

Was passiert bei Betrieb an einem Labornetzteil mit z.B. 5V?

Mikee

» meine Vermutung: die Versorgungsspannung bzw. die künstliche Masse ist
» nicht stabil genug.
» Versuche es mit einer TLV431 anstelle der Dioden.

ACK


» Und: die eingestellte Verstärkung des OP muss bei der Berechnung des
» Tiefpasses berücksichtigt werden.

Vor allem wegen der Phasenreserve.

Hallo,
meine Vermutung: die Versorgungsspannung bzw. die künstliche Masse ist
nicht stabil genug.
Versuche es mit einer TLV431 anstelle der Dioden.
Und: die eingestellte Verstärkung des OP muss bei der Berechnung des
Tiefpasses berücksichtigt werden.
Grüße
Altgeselle
Noch etwas: die Grenzfrequenz des Filters hängt hier vom Ausgangswiderstand
der Quelle ab. Man könnte den zweiten OP des TS912 nutzen um einen
Impedanzwandler vorzuschalten.