ungelöst Impedanzwandler

[beldowsk]

Hallo,

gern würde ich auch Mal einen Impedanzwandler ausprobieren.

Direkt an der Anodenleitung, noch vor dem PMT_RL1 wird das nicht gehen, dann würde die DC-Hochspannung nicht an der Anode ankommen?! Er müsste also wohl nach PMT_C1 eingebaut werden. Dann wirkt er aber auch nur auf den Strom in Richtung des PMT-Adapters.

Wie aber leg ich das Ganze aus?

Der Anodenstrom soll als Stromquelle (also nicht als Spannungsquelle!) simuliert werden. Der PMT-Hersteller schlägt für die Simulation parallel zur Stromquelle einen Widerstand > 1TeraOhm und einen Kondensator < 10pF vor. Den Widerstand hab ich schon Mal weggelassen, er leistet in dieser Größe keinen erkennbaren Beitrag zur Simulation.

Der Widerstand PMT_RL1 spielt für die DC-Hochspannung keine Rolle. Die DC-Hochspannung fließt nur über 12 Interdynodenwiderstände a 3,3MOhm ab. Eine Verbindung der DC-Hochspannung zur Anode muss aber vorhanden sein, damit an der Anode die Hochspannung anliegt, die Größe des Widerstandes PMT_RL1 ist für die Hochspannung ohne Bedeutung, sie könnte – für ihn - auch Null sein.

Der Anodenstrom fließt über PMT_RL1 und die Kondensatoren C10 und C11 ab. Welche Rolle dieser Strom spielt, hängt aber auch davon ab welcher Strom zum PMT-Adapter fließt.

Es findet sich die Behauptung, dass allein PMT_RL1 bestimmt, wie hoch die Spannungsamplitude für den PMT-Adapter-Eingang ist. Das scheint mir – für ein Schema ohne Impedanzwandler - nicht richtig zu sein?!

Zu einem Impedanzwandler an einer Stromquelle heißt es:
Er dient dazu, eine hochohmige Stromquelle zu entkoppeln, ohne dabei die erzeugte Spannung nennenswert zu belasten. Er wandelt eine hohe Eingangsimpedanz in eine niedrige Ausgangsimpedanz um.

Nun ist aber die Frage: Gilt meine Stromquelle (Anodensignal) mit dem über PMT_RL1 abfließenden Strom für einen Impedanzwandler wirklich als Stromquelle, oder müsste das was in den Impedanzwandler hineingeht womöglich als Spannungsquelle angesehen werden?

Zu einem Impedanzwandler an einer Spannungsquelle heißt es:
Er entkoppelt diese von der Last, indem er einen extrem hohen Eingangswiderstand und einen sehr geringen Ausgangswiderstand bietet.

Im anliegenden Schema habe ich einen ADA4500 völlig willkürlich gewählt. Um am Knoten in1 eine Amplitude von -1V zu erreichen, muss ich als PMT_RL1 einen 100kOhm-Widerstand einsetzen. Damit fließen 60uA durch den Divider ab und die Amplitude am Impedanzwandler beträgt -6V. Wie wähle ich einen geeigneten OpAmp aus?

Kann ich als Ausgangswiderstand für den Impedanzwandler auch 50Ohm als Abschlusswiderstand für das BNC-Kabel erreichen? Wie?

Gruß Andreas

 

[beldowsk]

Hallo,

was mich am Operationsverstärker als Impedanzwandler so fasziniert hat, war, dass der Output doch sehr genau der Stromquelle folgt. Die Differenz dazu ist nur das was durch C0 (den Kondensator parallel zur Stromquelle) fließt; das steht im Verhältnis 60 zu 1,5 uA.

Allerdings ist das alles nicht so einfach, wie es nach den Lehrbuchbeispielen erscheint.

Mit dem AD4500 funktioniert die Simulation zwar, aber der reale Chip will nur max. 5,5 V zur Versorgung haben, und das reicht nicht für den nötigen Output. In der Simulation funktioniert er auch zwischen +12 und -12 V!?

Ich hab auch noch ein paar anderen OpAmps ausprobiert (MCP601, LM6172, ADA4625). Zum Teil bekommt der Output einen DC-Offset, den ich nicht brauchen kann, oder es gibt einen völlig unerwartetem Output (AD797).

Nach dem Knoten in1 kommt ein erster LMP7731, dann ein Sallen-Key-Filter und ein zweiter LMP7731. Ich weiß nicht, ob die Daten des LMP7731 wirklich nötig sind (Noise f=1kHz 2.9nV/sqrt(Hz), CMRR 130dB, GBW 22MHz, Slew Rate 2.4V/us), hätte als Impedanzwandler aber gern einen OpAmp der diese Werte nicht unterschreitet.

Gibt es eine Empfehlung für mich?

Gruß Andreas

 

[beldowsk]

Hallo,

nun hab ich noch einen anderen OpAmp für den Impedanzwandler gefunden, der passen könnte: einen OP07.

Damit er meinen Pulsen nicht die Kuppe abschneidet, muss ich allerdings mit dem Lastwiderstand im Divider (PMT_RL1) auf 18 kOhm runter; üblich sind hier Werte um die 1 MOhm.

Mit den beiden 50 Ohm-Widerstände beidseits des BNC-Kabels geht dann auch noch der Eingangspuls für die erste Verstärkerstufe (U1) in den Keller und ich muss die Verstärkung von 1 auf 2,8 erhöhen damit am output auch noch was sichtbares rauskommt. Ob das stabil läuft?

Außerdem ist noch nicht klar, wie ich die +/-15 V für den OP07 realisieren kann. Für den Rest meiner Aperaturen setzt ich 4 Akkus ein, also 4,8 V. Kann ich für den OP07 2x DC/DC-Wandler (z.B. ROE-0515S) mit dem Input an meine Akkus hängen und je einen + und einen - Output an GND hängen, um dann an den beiden anderen Outputs + und - 15 V zu haben? Oder geht das so nicht?

Gruß Andreas

 

[beldowsk]

Hallo,

nun hab ich Mal genauer hingesehen. Zunächst habe ich den Lastwiderstand im Divider (PMT_RL1) auf 50 kOhm hochgesetzt. Dann schneidet der OP07 dem Puls schon kurz vor -1V die Kuppe ab. Das, und warum er das tut, kann ich aus dem Datenblatt nicht entnehmen?!

Und wenn ich mir im OP07_Test den Vergleich von in und out ansehe, dann muss ich sagen: So etwas kann ich nicht brauchen! Die Szintillation geht davon aus, das die max. Amplitude des Pulses proportional zur Energie des Zerfallsereignisses ist. Das ist sie mit dem OP07 ersichtlich nicht. Ich muss also weiter nach einem geeigneten OpAmp suchen.

Und dann hab ich auch Mal den LMP773x eingesetzt. Auf dem Weg vom Knoten Anode zum Knoten in bekommt das Signal einen Offset von -2,5 V. Warum? Woher? Wieso? Wie kann ich das verhindern?

Gruß Andreas