Mess- und Prüftechnik Über 550 erprobte Schaltungen für Labor, Entwicklung und Anwendung

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1 Frank Sichla Schaltungssammlung Mess- und Prüftechnik Über 550 erprobte Schaltungen für Labor, Entwicklung und Anwendung Mit 1196 Abbildungen

2 Inhalt Messung elektrischer Gleichgrößen Gleichspännungsmessungmit dem ICL Leistungsarme Strommessung mit Zeigerinstrument Strommessung mit Instrumentationsverstärkern Interface zur Gleichspannungsmessung mit dem PC A/D-Wandler misst Spannungen bis 1000 V Schutzschaltungen für Strommess-ICs Strommess-ICs an hoher Betriebsspannung Bidirektionale Motorstrommessung Kurzschlussschutz für Strommess-ICs Strommmess-IC-Überstromschutz mit Latching High-Side-Strommess-IC an hoher Spannung Bidirektionale Strommessschaltung Einfache Stromanzeige-Schaltung Einfacher bidirektionaler Strommonitor Strommessschaltung für 100 pa bis 100 \ia High-Side-Strommessung mit Speisespannung als Referenz Präzise Low-Side-Strommessung 39 1:18 Messung des Stroms aus Quelle mit negativer Spannung Strommesser mit Digitalanzeige Strommess-IC versorgt sich selbst aus Stromschleife Low-Cost-Strommessschaltung Strommessungen mit LTC Gleichspannungsmessung mit UTI Strommessung an Spannungen bis 1 kv High-Side-Strommessung an hoher Spannung Einfaches zweistelliges Voltmeter Messung kleiner Ströme Pikoamperemeter Voltmeter mit extrem hohem Eingangswiderstand 50 Messung niederfrequenter Spannungen Driftarmer Spitzendetektor Präzise arbeitender Vollwellen-Gleichrichter 53

3 8. ~Jnhali_ 2.3 RMS-zu-DC-Konverter Präziser Spitzendetektor Einfacher 80-dB-Verstärker Ausgangsverstärker für hochauflösende D/A-Wandler Messung von Audiosignalen Lautstärke-Anzeige Aktive Vollwellen-Gleichrichter DiodenloserVollwellen-Gleichrichter Verbesserter passiver Gleichrichter Messung des echten Effektivwerts der Netzspannung Messung des echten Effektivwerts sehr keiner Spannungen 65 Messung hochfrequenter Spannungen 67 Vorbemerkung Messung des echten Effektivwerts mit LTC Messung des echten Effektivwerts mit AD Messschaltungen mitad813xund ADC Präziser Gleichrichter für HF Spannungsmessung mit TruPwr Detection IC HF-Tastkopfbis2,5GHz Weitbereichs-RMS-Spannungsmesser Empfindliches HF-Voltmeter 79 Messungvon Leistungen Quadrierer Leistungsmessung im Gigahertzbereich Leistungsmessung mit Log Amp/Detector RMS-Leistungsmesser mit hohem Dynamikbereich HF-Pegelmessung mit Demodulating Logarithmic Amlifiers NF-Pegelmessung mit Demodulating Logarithmic Amlifiers Spitzenleistungsmessung im Gigahertzbereich Pegelmessung im Gigahertzbereich RMS-Leistungsmessung im Gigahertzbereich Genauer linearer Leistungsmesser Selektiver Leistungsmesser mit 120 db Dynamik Pegelmessung-70 bis +20 dbm bis 500 MHz Pegelmessung-30 bis+60 dbm bis 500 MHz Leistungsmessung in 50 Ohm Leistungsmessung durch Spannungsmessung an 50 Ohm Thermischer Leistungsmesser 108

4 Inhalt Nanowatt und Mikrowatt messen Mikrowatt und Milliwatt messen Leistungsanzeige mit LEDs Leistungsmesser für 1 kw Leistungsmesser mit Optokoppler HF-Leistungsanzeige durch Kompensationsverfahren Wattmeter für kleine Sender Einfaches linear anzeigendes HF-Wattmeter Laser-Leistungsmesser Messungvon Frequenzen Einfacher 1-GHz-Zähler Alternatives Frequenzmessverfahren Mini-Zähler mit Offset Frequenzzähler bis 200 MHz ,5-GHz-Zähler Drei-Digit-Zähler Messung einer Frequenzdifferenz Frequenzmessung mit Frequenz-Spannungs-Wandler-IC Kostengünstiger 2,8-GHz-Prescaler Einfacher zweistelliger Zähler MHz-Zähler Zählerschaltung mit Zusatzfunktionen Sechsstelliger 6-MHz-Zähler Zwei-Dekaden-Teiler für Frequenzmesser Über Tastenfeld programmierbarer Teiler Digital programmierbarer Teiler Achtstelliger Zähler mit drei ICs Zeitbasis für 1,2-GHz-Zähler DippermitStromspar-Oszillator Akustisch signalisierendes Dipmeter Ein VHF-Dipper Dipmeter mit fünf Transistoren Vierstellige Zählerschaltung Dipper mit Modulationszusatz Frequenzvergleicher Messungvon Impedanzen 149 Vorbemerkungen Universelle Impedanzmessbrücke 150

5 10 1 Inhalt 6.2 Einfache Impedanzmessung Impedanzmessbrücke für MHz Antennen-Messbrücke Impedanz-Messbox Aktive Antennen-Messbrücke Antennen-Netzwerk-Analyzer Messanordnung für Impedanzen.158 Messung weiterer elektrischer Größen Messung des Innenwiderstands einer Batterie Messung des Stroms eines Quarzes Messung des echten Effektivwerts eines Stroms Einfacher Phasenmesser für Frequenzen bis 10 MHz Crest-Faktor-Bestimmung im Gigahertzbereich Verstärkungs- und Phasenmessung Messung des Reflexionskoeffizienteh Audio-Klirrfaktormesser Reflexionsfaktor-Messbrücke bis 1 GHz Ermittlung der Center-Frequenz bei FM Messung sehr kleiner Kapazitäten Messung des Verlustwiderstands von Elkos Messung großer Kapazitäten Bestimmungvon Induktivitäten Hochohmiges Rail-to-Rail-Messsystem V-Phasenwinkelmessung LC-Messgerät Messbrücke für kleine Kapazitäten 180 Messung nichtelektrischer Größen Einfache Messanordnung für die Batterielebensdauer Betriebsmöglichkeiten für Widerstands-Temperatursensoren Präzise Temperaturmessung mit Mikroprozessor Temperaturmessung im Bereich -200 bis 600 C Luftstrommessung mit Mikrocontroller Temperaturmessung mit Widerstandssensor und A/D-Wandler Temperaturmessung mit Diodenstrecken Brückenmessschaltung mit einfacher Versorgung Programmierbare Lichtstärkemessung Programmierbare Druckmessung Programmierbare Temperaturmessung mit PTC 200

6 8.12 Programmierbare Temperaturmessung mit NTC Programmierbare Temperaturmessung mit Halbleitersensor Programmierbare Lichtstärkemessung...; Driftarme Lichtmessschaltung Temperatur-Fernmessung mit Quarz und PIC Messung des Sauerstoffgehalts Thermometer-mit Analog- und Digitalausgang Verstärker für piezoelektrischen Wandler EinfacheTemperatur-Messschaltung Lichtmessung in weitem Bereich Temperaturmessung mit Cold-Junction-Kompensation Multikanal-Temperaturmessung Temperatur-Strom-Wandler für Fernmessung Temperaturmessung über mA-Loop Beschleunigungsmesser mit ADXL05 ' Neigungsmesser mit Frequenzausgang Messschaltung C mit Cold-Junction Compensation " Drehzahlmessung mit magnetoresistivem Sensor Dreidimensionale Magnetfeld-Erfassung Druckmessung mit A/D-Wandler Temperaturmessung mit A/D-Wandler Einfache und genaue Temperatur-Fernmessung Einfache und genaue Temperatur-Messschaltung Luftfeuchtigkeits-Messung Temperaturmessung mit UTI UTI mit Widerstands-Messbrücke UTI mit potentiometrischen Gebern Kapazitätsmessung mit dem UTI Mehrkanal-Messsystem mit UTIs Lichtleitfaser-Messkopf Tachometer mit Bargraph-Anzeige Messung der Batterie-Lebensdauer Luftfeuchtigkeits^Sensor ohne Batterie TTL-Signal informiert über Luftfeuchtigkeit und Temperatür Umschaltendes Anemometer ' Piezoelektrischer Beschleunigungsmesser Druckmesser mit Digitalanzeige i Simpler Tastverhältnis-Messer Drehzahl- und Drehrichtungsanzeige Pulsbreiten-Messgerät 249

7 12 < inmtzzzz "zzz z z " r zzzzz 8.52 Differenzlicht-Detektor HochauflösendeY Drehzahlmesser Höhenmessgerät mit LC-Panelmeter Schaltungen für Messverstärker Instrumentationsverstärker mit Operationsverstärker-ICs Hohe Spannung und Last für chopperstabilisierte Operationsverstärker Rauscharmer und temperaturstabiler Messverstärker Breitbandiger chopperstabilisierter FET-Verstärker Empfindlicher und stabiler Transimpedanzverstärker Instrumentationsverstärker für hohe Frequenzen Laststromverdopplung mit Dual-Operationsverstärker Einfachst-Impedanzwandler mit Operationsverstärker SpannuiTgsgesteuerterMessverstärker Differenzverstärker mit einfacher Betriebsspannung Chopper-Verstärker mit sehr geringem Stromverbrauch Impedanzwandler mit sehr hochohmigem Eingang Rauscharmer Messverstärker High-Performance-Instrumentationsverstärker Instrumentationsverstärker mit Spannungsfolger-ICs Instrumentationsverstärker mit einfach einstellbarer Verstärkung Einfacher Instrumentationsverstärker Invertierender Verstärker mit hochohmigem Eingang Elektronisch schaltbare Verstärkung Instrumentationsverstärker mit zwei Operationsverstärkern Digital programmierbarer Präzisionsverstärker Micropower-Instrumentationsverstärker Messverstärker mit Opto-lsolation : Differenzausgang für Instrumentationsverstärker Präzise 20-dB-Verstärker ohne externe Komponenten Instrumentationsverstärker mit einem Operationsverstärker Einfacher breitbandiger Messverstärker Instrumentationsverstärker aus Stromquelle und Operationsverstärker Differenzverstärker mit digitalen Potentiometern Operationsverstärker verarbeitet große Messsignale Instrumentationsverstärker mit hoher Eingangsimpedanz und geringer Drift Rauscharmer Verstärker zur Messung des Phasenrauschens 292

8 Inhalt Digital einstellbarer Messverstärker Auto-Zero-Breitbandverstärker Verstärker für 40 db/100 MHz Verstärker für 20 db/100 MHz Instrumentationsverstärker mit aktivem Filter ECG-Frontend mit einfacher Versorgung Instrumentationsverstärker mit uni- und bipolarem Ausgang Einfachst-Verstärker mit Verstärkungsfaktor ProgrammierbarerChopper-Verstärker Zwei-IC-Verstärker ohne externe Beschaltung Präziser Instrumentationsverstärker Präzisionsverstärker mit Booster Schneller Präzisionsverstärker Einfache Messverstärker mit Mikro-Power-IC Instrumentationsverstärker mit Dual-Operationsverstärker Sehr verzerrungsarmer Verstärker : Breitband-FET-Verstärker Schaltungen für Filter Gute Filter - ganz einfach Qualifiziertes Antialiasing-Filter Filter mit Fixed-Gain-Operationsverstärkern Kerbfilter mit einstellbarer Güte Einfaches Kerbfilter : Tiefpassfilter mit minimalem Aufwand Bandpass mit hoher Güte Einfaches Notchfilter mit hoher Güte Fliege-Notchfilter Einfaches 20-kHz-Filter dritter Ordnung Aktives 20-MHz-Filter Schaltungen für Wandler Spannungs-Frequenz-Konverter für 1 Hz bis 100 MHz EinfacherTemperatur-Pulsweiten-Wandler Frequenz-Spannungs-Wandler mit VCO-IC StromarmerSpannungs-Frequenz-Wandler HochlinearerSpannungs-Frequenz-Wandler EinfacherSpannungs-Pulsweiten-Wandler D/A-Wandlermit V-Ausgang Low-Cost-Spannungs-Frequenz-Wandler 336

9 14 J n Jl? lt 11.9 Frequenz-Spannungs-Wandler 10 Hz bis 10 khz Spannungs-Frequenz-Wandler für schwankende Betriebsspannung Spannungs-Frequenz-Wandler für stabile Betriebsspannung Spannungs-Frequenz-Wandler für positive und negative Spannungen Pulsbreiten-Spannungs-Wandler CMOS-Pegel für HF-Signale A/D-Wandler mit LC-Display ' Ansteuerschaltung für Fluoreszenz-Display Ansteuerschaltung für ein achtstelliges Display Einfache Analog-Digital-Wandlerschaltungen Schaltungen für Generatoren Breitbandiger Rauschgenerator Preiswerter Generator für weißes Rauschen Quarz formt reines Sinussignal :4 Vierfach-Quadratursignal-Generator Rechteck-Sinus-Wandlung mit SC-Filter A Einfacher, aber stabiler Rechteck-/Dreieckgenerator Rechteck- und Sägezahngenerator mit hoher Linearität Negative-Resistance-Oszillator Hochstabiler 100-kHz-Oszillator Hochwertiger einstellbarer Sinusgenerator Spannungsgesteuerter Sinusoszillator für 1 Hz bis 30 khz Quarzoszillator mit hoher Leistung Impulsgenerator mit Triggerausgang Low-Power-Oszillator mit weitem Betriebsspannungsbereich kHz-Sinusgenerator mit Mikrocontroller Einfacherund stabilertieffrequenz-sinus-/cosinusoszillator NF-Sinus-/Cosinusgenerator NF-Wienbrückenoszillator mit FET-Stabilisator Vielseitiger Dreieck-/Rechteckgenerator Micropower-Wienbrücken-Generator Einfacher Rechteckgenerator Wienbrücken-Generator mit einfachem Potentiometer Präziser Rampengenerator Sinusgenerator mit quarzgenauer Frequenz Drei-Dekaden-VFO Präziser HF-Generator 381

10 Inhalt Erzeugungvon HF-Rechtecksignalen Frei einstellbarer Sägezahngenerator 382 '12.29 Mini-Audio-Oszillator Generator für rosa Rauschen Mikrofonschaltungs-Testoszillator ; Einfacher Phasenschieber-Oszillator Sinusoszillatofmit entkoppelten RC-Gliedem Quadraturoszillator mit zwei Operationsverstärkern Bubba-Oszillator Impulsgenerator mit weitem Frequenzbereich Audio-Rauschgenerator Programmierbarer Sinusgenerator Impuls- und Pausenzeit getrennt einstellbar Funktionsgenerator mit weitem Frequenzbereich Wienbrückenoszillator mit Dipdenarray v Funktions- und Sweeping-Generator' Quarzoszillatoren mit ungepufferten Invertem High-Speed-Funktionsgenerator Random-Noise-Generator FM-Messsender Dreiton-Oszillator Weitere Schaltungen für die Messtechnik Schaltungen mit S8>H-Verstärker-ICs Langlebige portable Referenzquelle Schneller Spannungsfolger Quellen für negative Referenzspannung Präzisions-Stromquelle und -Stromsenke Logarithmierer mit 100 db Dynamikbereich Schneller Logarithmierer Anti-Logarithmierer Mathematische Verarbeitung mit minimaler Drift Multiplizierer/Dividierer Schneller Integrierer Schaltung eliminiert Gleichtaktspannung Abgleichbarer Logarithmierer Digitaler Nullabgleich von Präzisions-Operationsverstärkers Präzise Betragsbildung Präziser Multiplizierer/Dividierer Hochstabile Spannungsreferenz 425

11 16 [Inhalt Präzise duale Spannungsreferenz Micropower-Referenzspannungsquelle für 1,23 V Bilaterale Spannungs-Strom-Umsetzer Instrumentationsverstärker als Operationsverstärker Ansteuerschaltung für Differential-ADC "., Programmierbare Stromquelle Dämpfender aktiver Desymmetrierer Vierquadranten-Multiplizierer Schnelle S8.H-Schalr.ung ; Stromquelle mit Schaltregler Spannungsreferenz mit Driftabgleich Hochgenaue S&H-Schaltung Vollwellen-Gleichrichter ohne Dioden Diodenloser Gleichrichter Lineare Gleichrichtung ohne Diode Breitbandiger Gleichrichter Leistungsfähiger Transistorprüfer Präzise -10-V-Referenz Störsichere Datenübertragung Einfacher Frequenzmultiplizierer Frequenzmultiplizierer mit D/A-Wandler Messwertübertragung auf der Stromversorgungs-Leitung Spannungsgesteuerte Konstantstromquelle Stabile exponentjelle Stromquelle Qualifizierte 1-A-lnjektorschaltung Einfacher breitbandiger Frequenzverdoppler Bargraph-Anzeige mit PIC Konstantleistungs-Quelle Referenz-IC mit Stromverstärker Verbesserte Stromquelle Low-Cost-Dividierer Bit-Digital-Analog-Konverter Einfaches S&H-System Symmetrische Messwert-Übertragung Stromsenke mit Fehlerkorrektur Fünfstelliger Ereigniszähler mit Voreinstellung KaskadischerAbwärts-Ereigniszähler Ereigniszähler zählt auf-oder abwärts Zweifach-Femanzeige Digitale Einstellung des Übertragungsfaktors LED-Zeile am Mikrocontroller 466

12 IrihafF] Kompakter Oszilloskoptester Logikpegel-Tester Zusatzschaltungen für Messgeräte._ Induktivitätsmess-VorsatzfürMultimeter Vorteiler und-verstärker für Frequenzmesser ' PräziserAudio-Spitzenspannungs-Messvorsatz Millivoltmeter-Adapter für Multimeter SchaltungzurVerbesserung der Klirrfaktor-Messung Messschaltung für die Settlirig Time Goniometer- der bessere Phasenmesser : HF-Tastkopf mit Log Amp/Detector Phasenwinkel bis 360 Grad messen Einfacher Kabelbruchdetektor Differenzielle Frequenzmessung Phasenmesser Vorteiler 0,1...3,5 GHz Vorverstärker und Vorteiler Einfache Messung der Settling Time Einfache aktive Tastkopfschaltungen Audiofilter-Wobbler Vielseitiger NF-Wöbbler Low-Cost-HF-Wobbler Bargraph-Anzeige für Oszilloskop Tastkopf für Frequenzzähler Universeller aktiver Tastkopf Modulationsmonitor-Zusatz LC-Generatorals Frequenzzähler-Zusatz Tester für Leistungstransistoren Einfaches Milliohmmeter Einfacher Spectrum Analyzer HF-Wobbler mit großem Frequenzbereich EinVHF-Wobbler Kapazitäts-/Induktivitäts-Messvorsatz Einfache Magnetfeldmessung Instrumentationsverstärker als Oszilloskop-Vorsatz Einfache Induktivitätsmessung Kennlinienschreiber für FETs Vorteiler zur Frequenzmessung mit Multimeter Achtkanal-Chopper Vorverstärker für Zähler 513

13 18 i~l n holl 15 Schaltungen für die Prüftechnik Einfacher Negative-Resistance-Oszillator Leistungsstarker Audio-Prüfgenerator Einstellbarer Batteriesimulator v Einfacher Feldstärke-Indikator Testoszillator für HF bis UHF Batterie-Checker Einfacher Dreibereichs-KW-Prüfgenerator Einfacher KW-Generator mit MC Mehrbereichsgenerator mit MC Stereo-Prüfsender mit SMD-IC, Verlustfaktor-Vergleichsschaltung Testoszillator zur Induktivitätsermittlung Magnetfeld-Detektor Mehrdraht-Kabeltester, CMOS-Logiktester Transistorprüfer und Testgenerator Praktisches Kabelprüfgerät Tester für 6-V-NiCd/MiMH-Akkus Ladestromindikator Batteriespannungs-Tester Aufspürgeräte für 2,4-GHz-Quellen Überwachung optischer Signale Logikpegel-fest-Set....: Logikanalysator Einfacher NF-Frequenzanalysator Tönender Durchgangsprüfer Einfacher High/Low-Tester Schonender Batterietester Akustischer Widerstandstester Breitbandiger Testgenerator RFID-Sendefelddetektor Leitungsfinder Magnetpol-Indikator Nulldurchgangs-Detektor Pegel- und Impulsrichtungs-Indikator Infrarot-Detektor Dreistufiger Spannungsdetektor 548 Stichwortverzeichnis 549