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Und denke das ein Schutz des Eingangs (jetzt über Bifet-Schaltung als Eingangsverstärker) bei der Schaltung nicht angebracht wäre. Trotzdem soll der Eingangswiderstand und die Kapazität vornedran möglichst nicht schlechter werden. Bei der Recherche begegneten mir Schaltungen mit normalen Schottkydioden, sog. Pikoamperedioden, explizite HF-Dioden (gehen bis in den GHz-Bereich rein) und mit Transistoren. Was ist nun optimal? Wie beschrieben, ich bleibe unter 1...4 MHz. In der Bastelkiste fand ich ein paar BAY45 und andere Typen. Ich denke die BAY45 reichen dicke aus. Oder irre ich wieder mal aufm falschen Gleis rum?

Erst wollte ich den Eingang mit IC machen. Doch schnelle OPV kosten bissel was. Diskreter Aufbau ist mir aber sowieso lieber, da kann man so schön viel verkehrt machen. Trotzdem ist eine diskrete Fummelei für mich zum lernen gut und ich habe ne Hand voll diverse Bauelemente dafür bereits rumliegen.

Bitte keine Fragen nach dem Schaltplan. Der ist nur rudimentär vorhanden und entwickelt sich noch.

LG Sel

Hallo Sel,
» Und denke das ein Schutz des Eingangs (jetzt über Bifet-Schaltung als
» Eingangsverstärker) bei der Schaltung nicht angebracht wäre.

na ja, Schutzdioden jeweils vom EIngang an die positive und negative Versorgungsspannung würde ich schon vorsehen. Ich habe hier DMMs aus dem "Militärdienst", da sind JFETS als Dioden (Gate als Kathode, Drain und Source parallel als Anode) verbaut. Im "Schutzfall" verbindet die Diode die interne Versorgungsspannung mit dem Meßobjekt. Und der Gatestrom von JFETS ist eng begrenzt. Da würde ich noch über Schutzwiderstände zur Strombegrenzung nachdenken. HF spielt da eher eine untergeordnete Rolle (bis auf die Kapazität)
» Trotzdem soll
» der Eingangswiderstand und die Kapazität vornedran möglichst nicht
» schlechter werden.

gehen wir mal von einem Oszi aus. Die Dinger haben z.B. eine Eingangskapazität von 15pF parallel 1Meg. Das Xc vo 15pF beträgt ~ 1 Meg bei 10kHz, bei 1MHz sind es dann nur noch 10kOhm. Du mißt also mit einem Oszi gleich welcher Preisklasse mit einer frequenzabhängigen Eingangsimpedanz.. Die 1Meg Eingangswiderstand sorgen dafür, daß sich der Meßfehler im unteren Frequenzbereich in Grenzen hält. Würdest Du auf einen Ri von 10Meg gehen, macht sich die Frequenzabhängigkeit durch die Kapazität stärker bemerkbar

Allerdings wirst Du selten eine "Drahtlose" Verbindung zwischen Deinem Meßeingang und dem Meßobjekt haben. Also kommt irgendeine abgeschirmte Leitung dazu. Das standardmäßige 50-Ohm HF Koaxkabel (gleich ob RG58 oder RG174) haben eine Kapazität von etwa 100pF/m. Bei niedrigen Frequenzen, bei denen sich die Leitungsimpedanz noch nicht so bemerkbar macht, ist das also eine Kapazität zwischen Seele und Schirm (=Masse) und wirkt parallel zur Eingangskapazität des Voltmeters.
Da wäre selbst ein Verstärker mit nur wenigen pF Eingangskapazität wenig hilfreich.

Bei Industriegeräten findet man eher genau festgelegte Eingangskapazitäten. Ich habe hier ein mV-Meter mit 1mV -Bereich, da ist die Eingangsimpedanz 35pF/1MOhm bei einer oberen Frequenzgrenze von 1MHz.. Auch bei DMMs findet man EIngangskapazitäten von etwa 50pF ohne Meßkabel. Und mir sind auch schon Geräte z.B. von HP/Agilent begegnet, die im AC-Bereich den EIngangswiderstand von 10Meg auf 1Meg umschalten - das ist ja nicht ganz abwegig..

Die Auswirkung der Kabelkapazität läßt sich mit einem Tastkopf reduzieren, Die Tastkopfimpedanz läßt sich bei geschickter Bauart auf wenige pF reduzieren, Die Kabelkapazität bleibt zwar, aber bei Proportionalität von R und Xc im Tastteiler - also unter Einbeziehung von Kabel- und Eingangsimpedanz- ist die Frequenzabhängigkeit der Messung weitgehend kompensiert. Da der Meßfehler von der Frequenz, der Eingangsimpedanz des Meßgerätes und der Quellimpedanz abhängig ist, sollte man diesen bei jeder AC-Messung ab dem oberen NF-Bereich abschätzen. Grundsätzlich den Tastkopf zu benutzen macht also Sinn - oder man mißt korrekt angepaßt und abgeschlossen mit 50Ohm.

» Bei der Recherche begegneten mir Schaltungen mit
» normalen Schottkydioden, sog. Pikoamperedioden, explizite HF-Dioden (gehen
» bis in den GHz-Bereich rein) und mit Transistoren. Was ist nun optimal? Wie
» beschrieben, ich bleibe unter 1...4 MHz. In der Bastelkiste fand ich ein
» paar BAY45 und andere Typen. Ich denke die BAY45 reichen dicke aus. Oder
» irre ich wieder mal aufm falschen Gleis rum?

Wie ich schon eingangs erwähnte, spielt die HF hier eine eher untergeordnete Rolle. Bei Schutzdioden ist die Durchlaßspannung auch nicht sooo kritisch, wohl aber der Sperrstrom (Ri des Meßgerätes bei DC!). Da könnte ich mir vorstellen (habe hier im Moment nicht die Daten der BAY 45 zur Hand), dass die JFET-Diode da deutlich besser geeignet ist, deren Gate-Kapazität liegt oft im Bereich um 5pF, vorsicht, BJTs für Schaltanwendungen haben nach meiner Erfahrung da leicht höhere Kapazitäten im Vergleich zu HF-Typen wie BF245/BF256.
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» Erst wollte ich den Eingang mit IC machen. Doch schnelle OPV kosten bissel
» was. Diskreter Aufbau ist mir aber sowieso lieber, da kann man so schön
» viel verkehrt machen. Trotzdem ist eine diskrete Fummelei für mich zum
» lernen gut und ich habe ne Hand voll diverse Bauelemente dafür bereits
» rumliegen.
Wie Du siehst, spielen bei Deinem Vorhaben die parasitären Kapazitäten eine gewisse Rolle. Da man die nicht eliminieren kann, sollte man sie zumindest konstant (=berechenbar) halten und wo möglich, kompensieren.

Jetz liegt es an Dir, anhand der AC-Impedanzen (Quelle und Messgerät) zu überschlagen, welche Fehler Du in welchen Bereichen akzeptieren willst, daraus ergibt sich dann Die Art der Eingangsschaltung. viel Spaß und Erfolg!

Hartwig

Hallo Hartwig,

supervielen Dank für deine ausführliche Antwort! Mache ich jetzt auch mal, dein Niveau erreiche ich aber nicht, nie

Ich merke, um einen Tastkopf komme ich nicht drumrum. Mein Millivoltmeter ist eingangsseitig über BNC-Buchse (warum gibts da keine vergoldeten Varianten, außer mit dem vergoldetem Mittelpin, alle anderen Buchsenarten werden in komplett goldig angeboten) mit den Werten 1 MOhm/20 pF etwa. Der Meßbereich geht 0,3 mV bis 30 V in 5 Bereichen, eine logarithmische Beschriftung mache ich vielleicht auch dran. Bissel funzt es ja schon. Bin schon (!) mit dem Netzteil fertig Allerdings bedient dieses (externe) Netzteil fast alle meine selbst gebauten Meßgeräte. Stromkabel zu den Geräten brauche ich sowieso. Und die Spannungsaufbereitung erfolgt im jeweiligen Gerät. Aber ich spare jedesmal mindestens einen Netztrafo mit großem 230 V Entstörteil und elektronischem Zusatzgebimsel sekundär - und damit viel Platz. Ich muß das jedoch mit mehr Entstörung in der Spannungsaufbereitung im Einzelgerät und manchmal mit galvanischer Trennung bezahlen. Aber ich habe dünnere, sicherere und flexiblere Stromkabel. Batteriebetrieb mag ich sowieso nicht. Dann lieber im Notfall eine Wandwarze mit Trafo drin mehr + das Universalnetzteil. Hauptsache die Netzspannung bleibt weit weg.

Also werde ich die Eingangsstufe neu bauen. Das Millivoltmeter wird ungefähr so, wie die nachfolgenden Zeilen beschreiben. Dazu baue ich je Stufe eine/zwei kleine Leiterplatte, evtl. sogar gestapelt. Da bin ich flexibler bei der Entwicklung, kann die Stufen einzeln schirmen und bei Lochrasterplatten (Glasfaser-/Phenolharzplatten, kein billiges Presspapier) bleiben. Die Stufen hier mal grob aufgezählt:
- Vorteiler (100:1, ein Reedrelais werkelt da)
- Eingangsverstärker/Impedanzwandler, evtl. Tief-/Hochpassfilter
- Eingangsteiler (Drehschalter, bedient auch das Reedrelais) und Vorverstärker
- evtl. weitere Filter, Meßverstärker, analoges Meßgerät (+/- 1%)
- SMA/B-Buchse (mal sehen) zum eventuellen Anschluß eines DVM

Wenn noch Platz ist, kommt ein ganz einfacher, frei einstellbarer Grenzwertschalter rein. Zwei einfache Potis, Trigger steuert eine auffällige mehrfarbige LED, Grenzwerte stehen am den Potis (in % vom Endwert Meßbereich). Hilft ungemein beim Abgleich irgendwelcher Sachen Steigt die Spannung zu hoch, wirds rot, wird sie zu niedrig wirds gelb, sonst bleibt die Anzeige dunkel. Vielleicht mache ich das auch optisch bissel hübscher, habe da so eine Idee im Hinterkopf rumschwirren ...

Die Eingangsstufe baue ich evtl. mit BF245/256 neu auf. Dann weiter wie oben ausführlich dargelegt. Der Tastkopf, welcher bei (evtl. sogar über) 10 MOhm/15 pF liegen könnte, das entscheidet das Glück beim Aufbau. Diser wird mit einen Pärchen BFS21a und BJC-Ausgangsstufe bestückt. Die Schutzschaltung mit Strombegrenzer (gibt nen guten Minikurs dazu), aufgebaut mit den BAY45 (die haben eine Kapazität unter 1 pF), ergänzt den Tastkopf. Ich kann mit dem Tastkopf aber vielleicht nicht alle Meßbereiche ohne Umschaltungen bedienen. Brauchts ja auch nicht, es interessieren eh nur die kleinsten Meßbereiche für solch extreme Eingangswerte. Als Kabel nehme welches mit 50 Ohm, soweit möglich. Der Markt für relativ bewegliche (biegsame, fexible) Kabel ist da etwas begrenzt. Ja ich weiß, hat auch physikalische Gründe. Ich versuche einheitlich zu bleiben am Meßplatz. Die Genauigkeit selbstgebauter Geräte setze ich, wegen meiner Amateurausstattung und dem bescheidenen Wissen, auf +/- 1,5% im Gleichstrombereich, Wechselstrom mit +/- 5% und HF mit bis weit über +/- 10% an, bei höher als Audiobereich werde ich wohl glücklich sein, wenn ich +/- 30% schaffe. Reicht mir auch. Und eine digitale Meßanzeige wird selten bleiben. Weil einfach zu selten notwendig, bei dem was ich baue.

Tja - wird noch viiiiiel Arbeit

LG Sel




"Suchanzeige", an alle:

Ich suche noch vier Anschlußklemmen mit zusätzlicher Möglichkeit zum Stecken von Bananensteckern für max. 24 V bei mind. 50 A Belastbarkeit (keine Spielzeuge aus dem Modellbau, Laborzeugs solls sein). Etwa so: Material Messing, hinten M8, vorne Bananenbuchse 4mm (natürlich nicht für 50 A), Knubbel vorne schraubbar zum Anbringen eines fetten Kabelschuhs.


Dann für diese Cinch-Buchsen, drei verschraubbare Cinch-Stecker.


Und zuletzt noch vier/fünf Einbau-BNC-Buchsen (mit Lötpinnöckel), komplett vergoldet. Es soll nicht nur der Bubbel in der Mitte vergoldet sein.

Wer kann mir bitte zuverlässige Quellen geben ohne Mindestbestellwert, ohne horrende Versandkosten, kurzer Lieferzeit (ihr wißt ja warum ich nicht mehr ewig Zeit habe) und erschwinglichen Teilepreisen vermitteln? Ich weiß das sowas durchaus mehr als 10 Euro pro Stück (ohne Versand) kostet.

..

Hallo Sel,
Deinen häufigen Anfragen (und denen einiger anderer Teilnehmer hier) ist es zu verdanken, dass die Elektronik das Kernthema bleibt und es nicht nur um "Kauf-Elektronik" , erste Hilfe bei Fehlkäufen, mangelnde Einsicht oder Kabelfarben geht.

» Ich merke, um einen Tastkopf komme ich nicht drumrum.
je nachdem. Mit meinem mV-Meter habe ich einen Tastkopf selten im Einsatz. Da nehme ich eher den Oszi (mit Tastkopf)

» Mein Millivoltmeter
» ist eingangsseitig über BNC-Buchse (warum gibts da keine vergoldeten
» Varianten, außer mit dem vergoldetem Mittelpin, alle anderen Buchsenarten
» werden in komplett goldig angeboten)

gibt es schon, nur frage ich mich, ob das was bringt. Der Mittelpin sollte schon vergoldet sein. Der Aussenkontakt wird wahrscheinlich primär über das Bajonett hergestellt. An dessen 2 Pins sind der Anpressdruck / die Reibung so groß, dass das Gold im Nu weg ist. Das wird also nichts bringen. Da dürfte die Vergoldung aber z.B. in chemisch aggressiver Umgebung Sinn machen.

» mit den Werten 1 MOhm/20 pF etwa. Der
» Meßbereich geht 0,3 mV bis 30 V in 5 Bereichen, eine logarithmische
» Beschriftung mache ich vielleicht auch dran. Bissel funzt es ja schon. Bin
» schon (!) mit dem Netzteil fertig Allerdings bedient dieses (externe)
» Netzteil fast alle meine selbst gebauten Meßgeräte.

DMMs sind normalerweise galvanisch getrennt, so kann man sie beliebig in der Schaltung anklemmen. Ein Vorteil gegenüber dem Oszi. aber Du hast ja einen Trenntrafo.

» - SMA/B-Buchse (mal sehen) zum eventuellen Anschluß eines DVM

die sind ja eher für HF, weit über Deinem geplanten Anwendungsbereich. Ich würde bei BNC bleiben, dass ist Standard bei Meßgeräten wie Zählern, Oszis und Generatoren. Als Verbindung dann alles in 50Ohm (bei mir mit 50cm/100cm RG174), nur in Ausnahmefällen RG58. Da reicht eine Crimpzange für alles (möglich dass die auch für SMA/B paßt, hab ich noch nie nachgesehen)
Für Gleichspannungen, insbesondere im unteren Spannungsbereich würde ich überlegen, ob Koaxkabel eine gute Idee ist. Da hast Du 2 Möglichkeiten: Du hast sowas wie einen Differenzverstärker-Eingang, also einen + Anschluß und einen - Anschluß. Gebe jedem Anschluß einen BNC-Stecker. Das bedeutet guten Kontakt über die vergoldeten Mittelpins, der Außenleiter dient dann nur der Schirmung. Die andere Möglichkeit bestünde in der Verwendung spezieller Kontakte, Hersteller für solche Stecker ist z. B. die Firma LEMO SA in der Schweiz. Auch Stäubli könnte sowas haben. Jedenfalls solltest Du da Infos auch zu Anwendungen finden, dann halt nach für dich bezahlbaren Lösungen suchen (obwohl beide Hersteller auch durchaus bezahlbare anbieten, nur sind es keine Ali-Preise). Mit Doppelkontakten würde ich dann auch eher verdrillte Leitungen einsetzen. Meine "Schnellmethode": 4mm Stecker und Buchsen fest eingebaut von Stäubli, dann 4mm Stecker gleicher Qualität an verdrillter Leitung, am Meßobjekt evtl. direkt angelötet. So kann man auch mal mV an einem Shunt messen. Und einen 2 x 4mm (Stecker) auf BNC (Buchse) - Adapter gibt es auch in vernünftiger Qaultität Oder Du baust in Dein Gerät ein AC-Eingangsmodul (mit Koppelkondensator !) und ein DC-Eingangsmodul. Das könnte Dir bei Deinen Plänen den Bau erleichtern.
»
» Die Eingangsstufe baue ich evtl. mit BF245/256 neu auf. Dann weiter wie
» oben ausführlich dargelegt. Der Tastkopf, welcher bei (evtl. sogar über) 10
» MOhm/15 pF liegen könnte, das entscheidet das Glück beim Aufbau.
Bedenke, das fertig erhältliche Tastköpfe Spezialkabel mit niedriger Kapazität aber einem definierten Längswiderstand (>100Ohm) einsetzen, das ist gewollt (und wichtig bei 1:1 Tastköpfen, das sind nicht einfach nur Strippen mit einer Messspitze!). Wahrscheinlich ist es schwer, solch Kabel meterweise zu kaufen.
Ebenso ist es volkommen normal, dass z.B. RG174 oft einen Innenleiter aus Stahl hat.

» Die
» Genauigkeit selbstgebauter Geräte setze ich, wegen meiner
» Amateurausstattung und dem bescheidenen Wissen, auf +/- 1,5% im
» Gleichstrombereich, Wechselstrom mit +/- 5% und HF mit bis weit über +/-
» 10% an, bei höher als Audiobereich werde ich wohl glücklich sein, wenn ich
» +/- 30% schaffe. Reicht mir auch.

Ok, wo Du da herauskommst ist ja überschlagsweise einfach zu berechnen, zumindest erkennst Du dann, wo es eng wird!
Dann mal viel Erfolg. Das wird schon noch was werden!

BAY45:
Hallo Sel, die BAY 45 ist da eher mittelmäßig bis weniger geeignet.
nach Siemens-DB: Sperrschichtkapazität bei 0V (die liegt wahrscheinlich ja am virtuellen Nullpunkt) 7pF., Sperrstrom 20nA (ok, bei 150V), aber das sollte so besser gehen:
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/ovprot.htm
oder eben die JFET Diode....

Grüße
Hartwig

gerade noch eine Idee zu Deiner Vorgehensweise:
egal wie Du dein mV-Meter aufbaust, für AC-Tests würde ich zuerst einen einfachen Spannungsfolger mit einem OP mit FET-Eingang aufbauen. An den Eingang legst Du deine geplante Teilerschaltung mit allem, was dazugehört - also auch Schutzbeschaltung, Buchsen, Kabel usw. Dann nimmst Du ein 1kHz Rechteck (Sollte z. B. als Testsignal an Deinem Oszi verfügbar sein) und nimmst das als Meßobjekt. Das sollte möglichst wenig verzerrt am Ausgang des OPV mit dem Oszi sichtbar sein. OK, bei einer Teilung 1:100 brauchst Du vielleicht etwas mehr Amplitude. So kannst Du die Eingangsschaltung schrittweise aufbauen und abstimmen, ohne ständig am ganzen Gerät herumzuwerkeln.
nochmals viel Erfolg!

»
» Ich merke, um einen Tastkopf komme ich nicht drumrum. Mein Millivoltmeter
» ist eingangsseitig über BNC-Buchse (warum gibts da keine vergoldeten
» Varianten, außer mit dem vergoldetem Mittelpin, alle anderen Buchsenarten
» werden in komplett goldig angeboten)
Na evtl weil Gold ein schlechter Leiter ist oder weil der Außenkontakt bei BNC hauptsächlich über die 2 Gnubbel statt findet mit viel Druck pro mm² und da eine dünne Goldschicht eh nicht lange drauf ist