[Gerd]

Zitat:Original geschrieben von Basstler
Ich meinte nicht die "Alten" aus der 4000er Serie ... Analogdevices zB. hat nette moderne, da ist der Bahnwiderstand nicht wirklich störend :
ADG841

das ist ja wirklich nicht übel. Danke für den Link.
Könnte zur Not auch gehen, widerstrebt mir aber irgendwie noch

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von Gerd
wen interessiert das Rauschen in dieser Anwendung?

Die Präzision des Komparators bestimmt direkt die Zeitmessung aus der die Induktivität berechnet wird. Mit "Rauschen" meine ich die Ungenauigkeit der Schaltschwellen des Komparators und die Ungenauigkeit des Samplings durch den Controller. Durch Mittelung kann man noch einiges rausholen, daher hab ich 1 Promille angenommen.

[Gerd]

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Zitat:Original geschrieben von Gerd
wen interessiert das Rauschen in dieser Anwendung?

Die Präzision des Komparators bestimmt direkt die Zeitmessung aus der die Induktivität berechnet wird. Mit "Rauschen" meine ich die Ungenauigkeit der Schaltschwellen des Komparators und die Ungenauigkeit des Samplings durch den Controller. Durch Mittelung kann man noch einiges rausholen, daher hab ich 1 Promille angenommen.

sicher kann man die Messung einer Frequenz auch als Zeitmessung bezeichnen, aber es handelt sich nicht um eine direkt von der Schaltschwelle abhängige Zeit. Und da für eine messung viele schwingungen erfaßt werden, wird auch schon gemittelt. Das "sampling" durch den controller ist die Messung der Frequenz.
Insgesamt spielt bei der erreichbaren Genauigkeit das Rauschen wirklich keine Rolle mehr, die diversen Verlustwiderstände gehen in das Ergebnis viel stärker ein, die genauigkeit wird nicht viel besser als 1% sein. Wenn man das berücksichtigt, kann man durchaus auch damit leben, daß die letzte Stelle der Anzeige nicht stabil steht. Die Welt geht davon nicht unter, wenn die Anzeige zwischen 1,0982mH und 1,0984mH herumzappelt.
Damit ist es aber immer noch besser als etliche Multimeter, denen L und C-Messung als verkaufsfördernde Beigabe mit aufgezwängt wurde, und dann Genauigkeiten von +/- 2,5% im Datenblatt stehen.....
Ich habe leider kein Modell des 311, sonst hätte ich das auch mal simuliert.
Es gibt auch "verbesserungs"vorschläge im Netz für die Schaltung, diese werden aber teils recht widersprüchlich diskutiert.
hier z.B. findet man weiteres dazu

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von Gerd
....die genauigkeit wird nicht viel besser als 1% sein. Wenn man das berücksichtigt, kann man durchaus auch damit leben, daß die letzte Stelle der Anzeige nicht stabil steht. Die Welt geht davon nicht unter, wenn die Anzeige zwischen 1,0982mH und 1,0984mH herumzappelt.

Also genau die Nachweisgrenze von 150nH, die ich angegeben hatte....

[Gerd]

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Zitat:Original geschrieben von Gerd
....die genauigkeit wird nicht viel besser als 1% sein. Wenn man das berücksichtigt, kann man durchaus auch damit leben, daß die letzte Stelle der Anzeige nicht stabil steht. Die Welt geht davon nicht unter, wenn die Anzeige zwischen 1,0982mH und 1,0984mH herumzappelt.

Also genau die Nachweisgrenze von 150nH, die ich angegeben hatte....

Quatschkopp!!!

wie geht dann das:
kleine Drahtschleife: Anzeige zappelt zwischen 0,022 und 0,024 µH ????

[Rumgucker]

Aber die Schaltung hat ne 150uH "Grundinduktivität", oder hab ich da was nicht richtig verstanden?

[Gerd]

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Aber die Schaltung hat ne 150uH "Grundinduktivität", oder hab ich da was nicht richtig verstanden?

Die Antworten lauten "ja" und "ja"

Wobei die 150µH nicht kriegsentscheidend sind, das kann auch weniger oder mehr sein. Wichtig ist ja nur, daß sie bekannt ist.
Und das Verfahren ist genial. Anstatt sich mit ein paar nH Absolutwert einer einzelnen zu messenden Spule herumzuplagen, erfaßt man die Frequenzänderung, welche das zur bekannten Induktivität hinzugeschaltete Lx bewirkt. Die genauigkeit und Auflösung hängt von der taktfrequenz und dem Zählumfang des timers im µC ab.

[Rumgucker]

Wenn Du einen Messkreis hast, in dem 150uH fest eingeschleift sind und dieser Messkreis mit einem selbstschwingenden Komparator bestückt ist, dessen Ausgangssignal von einem (mit moderater Frequenz getakteten) MC abgetastet wird, so wird man kaum über 0,1% Ungenauigkeit kommen. Also 150nH.

Auch mit allergrößten Klimmzügen (besserer Komparator, stundenlange Mittelung, synchrone Arbeitsweise von MC und Komparator oder Anhebung der MC-Geschwindigkeit) wird man da nicht mehr wesentlich herausholen können.

Man misst 150nH neben einer 1000-fach größeren Messgröße. Wenn man das hinbekommt, kann man schon restlos stolz sein. Viel mehr wird man aber - ohne Tricks - nicht hinbekommen.

[Gerd]

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Wenn Du einen Messkreis hast, in dem 150uH fest eingeschleift sind und dieser Messkreis mit einem selbstschwingenden Komparator bestückt ist, dessen Ausgangssignal von einem (mit moderater Frequenz getakteten) MC abgetastet wird, so wird man kaum über 0,1% Ungenauigkeit kommen. Also 150nH.

Auch mit allergrößten Klimmzügen (besserer Komparator, stundenlange Mittelung, synchrone Arbeitsweise von MC und Komparator oder Anhebung der MC-Geschwindigkeit) wird man da nicht mehr wesentlich herausholen können.

Man misst 150nH neben einer 1000-fach größeren Messgröße. Wenn man das hinbekommt, kann man schon restlos stolz sein. Viel mehr wird man aber - ohne Tricks - nicht hinbekommen.

also noch nicht verstanden

Es wird nicht mit moderater Frequenz abgetastet, sondern der Komparator liefert das Signal für den Timer. Es wird also die Frequenz gemessen.
Die Auflösung hängt von der Meßzeit ab. Wie bei jedem Frequenzzähler.

Wenn z.B. bei 400KHz für 150µH/1nF und 1/3 sek. Meßzeit gearbeitet wird, beträgt die Auflösung 3Hz. Das ist dann der kleinste Schrittwert für die Anzeige und bedeutet hier den kleinsten meßbaren Unterschied von 2-3nH.

Würde man 1 sek lang messen, hätte man 1Hz Auflösung, und hier etwas weniger als 1nH als Schrittweite.

[Rumgucker]

Ok. Ich kenne den Controller nicht. Also wird ein interner Timer mit dem Komp-Ausgang versorgt. Der integriert auch gleich. Sehr schön.

Trotzdem bleibt das Problem, dass der Komparator mit besser als 0,1% genau schwingen muss um bessere Genauigkeiten als 150nH zu erreichen.

Bei sonst gleichen Messbedingungen musst Du den Oszillator einschalten und er muss morgens mit 400000 Hz schwingen. Und am Nachmittag darf er nach Deiner Idee bis 400003 Hz "ausbrechen", also 0.001% Langzeitstabilität. Das halte ich für Träumerei.

Derartige Genauigkeitsklassen erreichen Quarzgeneratoren. Wenn man mit LC-Oszillatoren sowas annähern will, dann muss man zumindest im Vollmetall-Thermostaten arbeiten. Funkamateure könnten uns ein Lied davon singen.


Ich hab eben mal ein Datenbuch vom Komp gezogen. Was wird da eingesetzt? LM311?

Allein dessen Schaltzeiten betragen schon 400ns für on und 300ns für off. Diese Schaltzeiten variieren aber sehr stark mit der Eingangsübersteuerung. Bei kleinen Steuerspannungen steigt die Schaltzeit an, die Frequenz sinkt. Die Frequenz ist also eine Funktion der Schwingkreisgüte. 10-fache Eingangsspannung halbiert die Schaltzeiten auf 300ns. Der Komparator schwingt also mal mit den gewünschten 400kHz und mal mit einer höheren Frequenz, wenn die Schwingkreisspannung nur um ein paar mV ansteigt.

Weiterhin gibts "Rauschen" über die Stromversorgung, Einstrahlung vom MC (der Komparator reagiert auf Bruchteile eines mV) auf die Eingänge, Rauschen der Eingangstransistoren des Komps.

0.1% Genauigkeit will ich glauben. Mit 150uH wird mal 400000Hz erreicht. Und mal 400400Hz. Aber mehr wird man nicht schaffen. Und selbst das wär schon toll.

Wenn eine Messgröße kleiner ist als die Reproduzierbarkeit, so kann man nun mal diese kleine Messgröße nicht mehr messen, denn man weiß ja nicht, ob die geänderte Anzeige nun vom Messobjekt oder der mangelnden Reproduzierbarkeit herkommt.

[Gerd]

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Ok. Ich kenne den Controller nicht. Also wird ein interner Timer mit dem Komp-Ausgang versorgt. Der integriert auch gleich. Sehr schön.

Trotzdem bleibt das Problem, dass der Komparator mit besser als 0,1% genau schwingen muss um bessere Genauigkeiten als 150nH zu erreichen.

Bei sonst gleichen Messbedingungen musst Du den Oszillator einschalten und er muss morgens mit 400000 Hz schwingen. Und am Nachmittag darf er nach Deiner Idee bis 400003 Hz "ausbrechen", also 0.001% Langzeitstabilität. Das halte ich für Träumerei.

In welchem Club bist Du eigentlich, wo man derart auf hartnäckigen Pessimismus getrimmt wird? Gibts da wenigstens eine Urkunde für "Bedenkenträger erster Ordnung"?
Du solltest vielleicht lieber darüber nachdenken, warum dieses Teil in verschiedenster Form von vielen zufriedenen Anwendern problemlos genutzt wird, anstatt an jeder Ecke Gründe für den unmittelbar bevorstehenden Weltuntergang zu suchen
Es ist ja nicht verboten, vor der Messung mal die Zero-Taste zu betätigen und damit die aktuelle Frequenz ohne Meßobjekt zu ermitteln.....

Zitat:Derartige Genauigkeitsklassen erreichen Quarzgeneratoren. Wenn man mit LC-Oszillatoren sowas annähern will, dann muss man zumindest im Vollmetall-Thermostaten arbeiten. Funkamateure könnten uns ein Lied davon singen.


Ich hab eben mal ein Datenbuch vom Komp gezogen. Was wird da eingesetzt? LM311?

Allein dessen Schaltzeiten betragen schon 400ns für on und 300ns für off. Diese Schaltzeiten variieren aber sehr stark mit der Eingangsübersteuerung. Bei kleinen Steuerspannungen steigt die Schaltzeit an, die Frequenz sinkt. Die Frequenz ist also eine Funktion der Schwingkreisgüte. 10-fache Eingangsspannung halbiert die Schaltzeiten auf 300ns. Der Komparator schwingt also mal mit den gewünschten 400kHz und mal mit einer höheren Frequenz, wenn die Schwingkreisspannung nur um ein paar mV ansteigt.

Weiterhin gibts "Rauschen" über die Stromversorgung, Einstrahlung vom MC (der Komparator reagiert auf Bruchteile eines mV) auf die Eingänge, Rauschen der Eingangstransistoren des Komps.

0.1% Genauigkeit will ich glauben. Mit 150uH wird mal 400000Hz erreicht. Und mal 400400Hz. Aber mehr wird man nicht schaffen. Und selbst das wär schon toll.

Wäre mehr als ausreichend, da schon eine Temperaturänderung um einige Grad die Induktivität u.U. stärker verändert. Deine bedenken kann ich nicht so richtig teilen. Über die Mitkopplung wird der Kreis lediglich am Schwingen gehalten, egal, ob die Komparatorschwelle nun bei 40 oder 60% liegt, erscheint die schwingfrequenz als Rechteckspannung am Ausgang. Die Symmetrie interessiert da weniger. Und es hat wenig einfluß auf die Frequenz, zu welchem Zeitpunkt der Komparaor schaltet und dem Kreis wieder energie zuführt, solange es nicht gegenphasig ist. Der komparator schwingt ja nicht, sondern macht aus dem sinus des kreises eine rechteckförmige Ausgangsspannung. Man könnte sogar den eingangsspannungsteiler unsymmetrisch machen, um gezielt kürzere Impulse zu erzeugen..

Zitat:Wenn eine Messgröße kleiner ist als die Reproduzierbarkeit, so kann man nun mal diese kleine Messgröße nicht mehr messen, denn man weiß ja nicht, ob die geänderte Anzeige nun vom Messobjekt oder der mangelnden Reproduzierbarkeit herkommt.

we gesagt, man kann jederzeit kalibrieren durch ein kurzes Drücken der Null-Taste....

[Rumgucker]

Gerade ich bin kein Berufspessimist...

...nur bevor ich womöglich glühender Verfechter einer Idee werde, will ich sie - soweit ich kann - auf Herz und Nieren prüfen

Ich denke, dass wir nun an einem Punkt angekommen sind, ab dem wir mal wirklich den Komp-Oszillator simulieren müssen. Dazu brauchen wir allerdings ein vorzügliches Modell inkl. Eingangsrauschen und Laufzeiten.

...oder DU baust mal den Komparator-Oszillator kurz auf und checkst mal, wie stabil er wirklich läuft. Du hast schon Recht: es geht letztlich um die Kurzzeitstabilität weil man die Zerotaste hat. Er sollte also 60 Sekunden lang bei 400kHz Grundfrequenz maximal um +/- 3Hz "jittern".

[Gerd]

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Gerade ich bin kein Berufspessimist...

wäre ja auch noch schöner, wenn Du sogar geld dafür bekommen würdest

Zitat:...nur bevor ich womöglich glühender Verfechter einer Idee werde, will ich sie - soweit ich kann - auf Herz und Nieren prüfen

muß ja auch nicht gleich ins andere Extrem umschlagen

Zitat:Ich denke, dass wir nun an einem Punkt angekommen sind, ab dem wir mal wirklich den Komp-Oszillator simulieren müssen. Dazu brauchen wir allerdings ein vorzügliches Modell inkl. Eingangsrauschen und Laufzeiten.

ja, nicht erst jetzt.. aber da bin ich noch nicht firm genug. Das Modell was ich gefunden habe, kriege ich wegen offensichtlicher Differenzen der Pinzahl irgendwie noch nicht ins LTspice. Ich brauch mal einen richtigen crashkurs für sowas

Zitat:...oder DU baust mal den Komparator-Oszillator kurz auf und checkst mal, wie stabil er wirklich läuft. Du hast schon Recht: es geht letztlich um die Kurzzeitstabilität weil man die Zerotaste hat. Er sollte also 60 Sekunden lang bei 400kHz Grundfrequenz maximal um +/- 3Hz "jittern".

ich hab ja das gerät hier, das sollte ausreichen. Allerdings noch einen probeaufbau mit etwas "ungünstiger" Masseführung. Da hängt der ganze Digitalteil mit an der Zuleitung für den Komparator.
Werde das mal ans netzteil hängen und messen...

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von Gerd
Das Modell was ich gefunden habe, kriege ich wegen offensichtlicher Differenzen der Pinzahl irgendwie noch nicht ins LTspice. Ich brauch mal einen richtigen crashkurs für sowas

Gib mal, was Du gefunden hast. Oder nen Link.

LTSPice ist sowieso ein einziger Crashkurs. Man lernt dauernd dazu. Ich bin da genauso "Anfänger" wie Du. Siehe meine Zeitstep-Problematik.

[Gerd]

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Zitat:Original geschrieben von Gerd
Das Modell was ich gefunden habe, kriege ich wegen offensichtlicher Differenzen der Pinzahl irgendwie noch nicht ins LTspice. Ich brauch mal einen richtigen crashkurs für sowas

Gib mal, was Du gefunden hast. Oder nen Link.

LTSPice ist sowieso ein einziger Crashkurs. Man lernt dauernd dazu. Ich bin da genauso "Anfänger" wie Du. Siehe meine Zeitstep-Problematik.

das hier hab ich gefunden:

*-----------------------------------------------------------------------------
* connections: non-inverting input
* | inverting input
* | | positive power supply
* | | | negative power supply
* | | | | open collector output
* | | | | | output ground
* | | | | | |
.subckt LM311 1 2 3 4 5 6
*
f1 9 3 v1 1
iee 3 7 dc 100.0E-6
vi1 21 1 dc .45
vi2 22 2 dc .45
q1 9 21 7 qin
q2 8 22 7 qin
q3 9 8 4 qmo
q4 8 8 4 qmi
.model qin PNP(Is=800.0E-18 Bf=500)
.model qmi NPN(Is=800.0E-18 Bf=1002)
.model qmo NPN(Is=800.0E-18 Bf=1000 Cjc=1E-15 Tr=124.2E-9)
e1 10 6 9 4 1
v1 10 11 dc 0
q5 5 11 6 qoc
.model qoc NPN(Is=800.0E-18 Bf=206.9E3 Cjc=1E-15 Tf=7.855E-12 Tr=83.83E-9)
dp 4 3 dx
rp 3 4 7.087E3
.model dx D(Is=800.0E-18)
*
.ends

[Rumgucker]

Ok. Das hilft mir schon mal. Ich komm aber erst morgen dazu. Wir sollten das Teil gleich mit unterschiedlichen Eingangsspannungen ansteuern und auf den Ausgang achten.

[Gerd]

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Ok. Das hilft mir schon mal. Ich komm aber erst morgen dazu. Wir sollten das Teil gleich mit unterschiedlichen Eingangsspannungen ansteuern und auf den Ausgang achten.

realitätsbezogen sollte man die Schwingschaltung simulieren, und die Gütewerte der Spule variieren.

Hab jetzt mal gemessen, bei C-Messung mit offenem Eingang schwankt die oszillatorfrequenz um +- 0,2Hz innerhalb einer Minute. Frequenz ist knapp 430KHz....

[Rumgucker]

Erstaunlich!

Gib mal Kältespray auf den Komp.

[Gerd]

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Erstaunlich!

Gib mal Kältespray auf den Komp.

hab ich nicht, ich muß erst mal ein 2-zeiliges Display dranbasteln. Dann kann ich die gemessene Frequenz am gerät mit ablesen. Momentan ist ein riesiges einzeiliges dran, das läßt sich gut ablesen. liegt aber direkt über der Meßschaltung.
Und unbedingt in ein Abschirmgehäuse einbauen, das Ding reagiert ja schon, wenn man mit der Hand in die Nähe kommt. ESD-Matte anfassen bringt 2 Hz nach unten

[Rumgucker]

So... versuchen wir mal, Gerds LM311-Modell in Betrieb zu nehmen.

"Spannend" ist die erste Zeile im Modell: ".subckt LM311 1 2 3 4 5 6".

Die beschreibt die von außen erreichbaren Netze des Modells. Der LM311 hat also 6 Anschlüsse. In Wahrheit hat der LM311 aber 8 Anschlüsse. Im Modell fehlen die beiden Strobes/Balance.

Wenn mans gut machen will, so zeichnet man ein Schaltbild, was zu diesem Modell passt und vergibt die Anschlüsse im Schaltbild in genau der gleichen Reihenfolge wie beim Modell.

LM311-Schaltsymbol

Da ich im Modell 8 Pins definiert habe, muss das Modell noch darauf angepasst werden:

".subckt LM311 1 2 3 4 5 6 98 99"

(die beiden im Modell unbekannten Netze 98 und 99 sind nur "Dummys")

------

Wenn man aber nur mal schnell testen will, so kann man irgendein x-beliebiges Schaltbild verwendet, was mindestens 6 Anschlüsse hat. Zum Beispiel den [MISC]\DIP8.

Unser LM311-Modell ist schnell auf den DIP8 angepasst:

".subckt LM311 6 1 2 4 98 99 5 3"

------

Und das wars schon. Das eigentliche Modell "LM311.mod" (Endung beliebig) bindet man mit .inc Verzeichnis\LM311.mod" ins Projekt ein und in den Schaltzeichen trägt man dann noch "LM311" als Modell ein, damit Spice weiß, welchen "subckt" er dem jeweiligen Symbol zuordnen soll. Im Schaltzeichen des LM311 hab ich das schon voreingestellt.


Kommst Du mit dieser Beschreibung weiter, Gerd?