Gebloggt: Couchbase streicht weitere 60 Mio US-Dollar Risikokapital ein

Dass der Big-Data-Markt ungebremst wächst lässt sich an der Bereitwilligkeit ablesen, mit der Risiko-Investoren ihr Kapital in auf Big-Data spezialisierte Firmen pumpen. Jüngste Beispiele sind die beeindruckenden Finanzierungsrunden, die Cloudera (700 Mio), MongoDB (150 Mio), Hortonworks (100 Mio) und Elasticsearch (70 Mio) zuletzt abschließen konnten.

Dabei ist eine Aufteilung des globalen Big-Data-Marktes in zwei Bereiche zu beobachten. Während das Segment „operatives Datenmanagement“ in erste Linie von NoSQL-Anbietern abgedeckt wird, kümmern sich die Hadoop-Distributoren um „analytische Datenverarbeitung“.  Allerdings ist beim operatives Datenmanagement derzeit eine stärkere Beschleunigung zu beobachten, die sich aus dem Umstand speist, dass sich immer mehr professionell agierende Unternehmen mit NoSQL befassen.

Shooting Star Couchbase

Das Unternehmen Couchbase ist eines der jüngsten aus dem Big-Data-Umfeld und existiert erst seit dem im Jahr 2011 erfolgten Zusammenschluss der beiden Firmen CouchOne und Membase. Zentrales Produkt von Couchbase ist der gleichnamigen kommerzielle Couchbase-Server, der seinerseits wiederum auf der dokumentenorientierten NoSQL-Datenbank CouchDB der Apache Software Foundation und einer Reihe von Konzepten des Key-Value-Stores memcached beruht.

Noch mal 60 Millionen

Zum Wochenende hat Couchbase bekannt gegeben, im Rahmen der aktuellen Finanzierungsrunde weiteres Investment-Kapital im Höhe von 60 Millionen US-Dollar eingesammelt zu haben. Unter den Geldgebern finden sich mit WestSummit und Accel Growth Fund zwei neue Investoren, welche die gesamte Kapitalausstattung von Couchbase zusammen mit dem in früheren Finanzierungsrunden durch die bestehenden Förderer Ignition Partners, Mayfield Fund und North Bridge Venture Partners eingebrachten Kapital auf nunmehr 115 Millionen US-Dollar steigern. Cisco, eBay, PayPal oder Walmart gehören beispielsweise zu den prominentesten Kunden von Couchbase.

Voraussetzungen für die Migration

Für die Migration zu Exchange Server 2013 SP1 benötigen Sie auf Seiten von Exchange Server 2007 das Service Pack 3 (http://www.microsoft.com/de-de/download/details.aspx?id=24111), sowie das Rollup 10, besser Rollup 13 (http://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=41995).

Bei der Migration von Exchange Server 2010 benötigen Sie das Service Pack 3 (http://www.microsoft.com/de-de/download/details.aspx?id=36768) und idealerweise noch das CU5.

Microsoft hat neben dem kumulativen Update 5 für Exchange 2013 (http://blogs.technet.com/b/exchange/archive/2014/05/27/released-exchange-server-2013-cumulative-update-5.aspx) auch das Update Rollup 6 für Exchange 2010 (http://blogs.technet.com/b/exchange/archive/2014/05/27/released-update-rollup-6-for-exchange-2010-service-pack-3.aspx) veröffentlicht.

Bevor Sie Server mit Exchange Server 2013 SP1 in Organisationen mit Exchange Server 2007 SP3 RU14 oder Exchange Server 2010 SP3 CU6 installieren, sollten Sie in den Ereignisanzeigen überprüfen, ob es Fehler auf den Exchange-Servern gibt. Zusätzlich verwenden Sie hier noch den Exchange Best Practices Analyzer. Dieser gehört zu den Bordmitteln der Exchange-Verwaltungskonsole in Exchange Server 2007/2010. Der Analyzer zeigt Probleme an und gibt auch Tipps zur Fehlerbehebung.

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Transportregeln migrieren

Transportregeln exportieren Sie auf den Quell-Exchange-Servern und importieren diese danach auf Servern mit Exchange Server 2013 SP1.

Dazu exportieren Sie diese zunächst in der Exchange-Verwaltungsshell von Exchange Server die Regeln:

Export-TransportRuleCollection -Filename „<Verzeichnis>\XML-Datei“

Kopieren Sie die XML-Datei auf den neuen Server mit Exchange Server 2013. In der Exchange-Verwaltungsshell von Exchange Server 2013 SP1 können Sie diese Transportregeln importieren. Zunächst speichern Sie die Regel aus der Datei in einer Variablen:

[Byte[]]$Data = Get-Content -Path „<Pfad und Name der XML-Datei>“ -Encoding Byte -ReadCount 0

Danach importieren Sie die Regeln aus der Variable:

Import-TransportRuleCollection -FileData $Data

Sie erhalten keine Rückmeldung, es darf aber auch kein Fehler bei diesem Vorgang erscheinen.

Gebloggt: ownCloud 7 nähert sich der Zielgraden

Die zugehörige Veröffentlichungsmitteilung verspricht eine massive Anzahl neuer Features und Verbesserungen, etwa bei der Geschwindigkeit, Stabilität und der Benutzbarkeit. Die neue Version soll unter anderem mehr Verwaltungs-Optionen bieten und erlaubt Benutzen eine einfacheres Konfigurieren des Cloud-Dienstes. Dazu kommen viele neue Funktionen für Entwickler und vor allem eine bessere, einfachere und schnellere Bedienbarkeit, die aus der komplett neuen Weboberfläche resultiert.

OwnCloud 7 stellt etwa Nutzen eine neue Option zur Verfügung, die es auch ohne das Veröffentlichen, bzw. Versenden von Shared-Links erlaubt, Dateien einer Instanz direkt mit einem Anwender einer anderen ownCloud-Installation zu teilen. Darüber hinaus wird es mit ownCloud 7 möglich sein, das Teilen von Daten über Gruppen zu steuern. So kennt ownCloud 7 etwa die die Gruppen Familie oder Freunde. So könnten ownCloud-Anwender beispielsweise das Teilen nur für die Gruppe Familie aktivieren, für Freunde dagegen deaktivieren. Wird ein Verzeichnis oder eine Datei geteilt, zeigt ownCloud 7 den Namen des Anwenders im Browser an.

Neu in ownCloud 7 ist auch, dass die neue Version von ownCloud Documents Word-Dokumente für die Online-Bearbeitung konvertiert. Der Workflow sieht vor, das ownCloud Documents z. B. ein Word-Dokument zur Live-Bearbeitung durch andere Nutzern im Browser automatisch umwandelt, nach dem Speichern wieder nach Word konvertiert und einschließlich der enthaltenen Änderungen auf dem Desktop ablegt.

Die jetzt veröffentlichte Beta-Version von ownCloud 7 CE (Community-Edition) steht auf der Projektseite ab sofort zum Herunterladen zur Verfügung.

Über ownCloud

OwnCloud ist ein ursprünglich vom heutigen ownCloud-CTO und Chef-Entwickler Frank Karlitschek unter dem Dach einer KDE-Veranstaltung im Jahr 2010 gestartetes Cloud-Projekt, das es Anwendern erlaubt, Daten im Gegensatz zu Dropbox & Co auf eigener Hardware zu hosten und anderen Nutzen über gängige Web-Standards wie z. B. WebDAV transparent, schnell, sicher und komfortabel zugänglich zu machen. Die in PHP geschriebene Software entwickelte sich rasant zu eine Unternehmens-Plattform weiter, die ein flexibles Synchronisieren von Kontakten, Kalender und Lesezeichen, sowie das Teilen und Bearbeiten von Dateien auf verschiedenen End-Geräten über eine einfach zu bedienende Weboberfläche erlaubt.

ownCloud Enterprise

Das aufgrund der Popularität inzwischen hinter der Software stehende gleichnamige Unternehmen ownCLoud Inc. konnte unter anderem im Jahr 2012 rund 2,5 Millionen US Dollar Risikokapitel einsammeln und konzentriert sich seitdem ganz auf die Vermarktung, bzw. den Support von und für die kommerzielle Variante OwnCloud Enterprise, während die zu freien Download verfügbare, in der Regel rund 3 Monate früher erscheinende Community-Version unter anderem auch als Experimentier-Plattform genutzt wird.

Die Enterprise-Variante bietet zusätzliche, für den Unternehmenseinsatz präferierte  Funktionen und Erweiterungen, wie etwa einen LDAP-Assistenten, sowie erweiterte Sicherheitsfunktionen. So verfügt ownCloud Enterprise beispielsweise seit der auf der diesjährigen CeBIT vorgestellten, aktuellen Version 6 über eine so genannte File Firewall. OwnCloud kümmert sich nicht um die benötigten Backend-Technologien, bzw. setzt diese voraus. Insofern lässt sich die Server-Komponente der Software wahlweise auf einem lokalen Linux- oder Windows-Server, aber auch auf einem vServer- oder Root-Server installieren. Darüber hinaus steht ergänzend zum Web-Client eine native Client-Software für Linux, Windows und Mac OS zur Verfügung.
 

Netzwerksupport mit dem Remotedesktop und der Remoteunterstützung

Damit diese Supportfunktion genutzt werden kann, müssen Sie diese in Windows zunächst aktivieren und konfigurieren:

  1. Im ersten Schritt müssen Sie im Server-Manager über „Verwalten/Rollen und Features hinzufügen“ das Feature „Remoteunterstützung hinzufügen“.
  2. Öffnen Sie „Systemsteuerung/System und Sicherheit/System“, und klicken Sie in der linken Fensterspalte auf den Link „Remoteeinstellungen“.
  3. Aktivieren Sie im Bereich „Remoteunterstützung“ das Kontrollkästchen „Remoteunterstützungsverbindungen mit diesem Computer zulassen“.
  4. Den Remotedesktop aktivieren Sie ebenfalls an dieser Stelle. Um auch mit Zusatzwerkzeugen oder älteren Windows-Versionen per Remotedesktop auf den Server zuzugreifen, deaktivieren Sie das Kontrollkästchen „Verbindungen nur von Computern zulassen …“

Sie können die Berechtigungen festlegen, die für den Remotebenutzer gültig sind, und aktivieren, welchen Verbindungsaufbau Sie genehmigen wollen. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Benutzer auswählen“ und dann auf „Hinzufügen/Erweitert/Jetzt suchen“. Wählen Sie den entsprechenden Benutzer aus, der Zugriff erhalten soll. Sie können auch zuvor einen eigenen Benutzer anlegen, den Sie für diesen Dienst nutzen. Die Benutzerverwaltung starten Sie durch Eingabe von „lusrmgr.msc“ auf der Startseite. 

Tipp: Suchmaschinen via Kommandozeile

Programmierer etwa, die ohnehin gerade auf der Kommandozeile unterwegs und dort überwiegend zuhause sind, können mit surfraw schnell mal nebenbei eine Problem-Lösung er-googlen oder eine Amazon-Recherche loswerden, ohne vorher umständlich den Browser starten zu müssen. Das spart zumindest Zeit, wenn die Konsole bereits geöffnet ist. Außerdem kann man surfraw  in Shell-Skripte integrieren. Das Tool ist in den Paketquellen der meisten Linux-Distributionen enthalten und lässt sich z.B. unter Red Hat mit yum install surfraw installieren. Als Parameter übergibt man z.B. den Namen der Suchmaschine oder des Suchdienstes und den Suchbegriff, etwa

surfraw google datacenterinsider

Die Ergebnisse zeigt surfraw per Default im am jeweiligen Desktop konfigurierten Standard-Browser. Mit surfraw -elvi lässt sich ermitteln, welche Suchmaschinen und Internetdienste surfraw kennt, darunter Youtube, Yahoo oder eine Reihe von Online-Shops, wobei die Kurzbezeichnung in der ersten Spalte der Ausgabe als Parameter für den gewünschten Dienst zu verwenden ist. Die gleichen aber in der Regel ohnehin dem jeweiligen Domain-Namen, sind also gut zu merken. Alles was danach kommt, wird von surfraw als Suchbegriff verstanden, wobei mehrteilige Begriffe mit Anführungszeichen maskiert werden.

surfraw amazon „qemu buch“

Welche der Dienste sich durch noch weitere Parameter steuern lassen, findet man mit

surfraw google -h

heraus. So kann man z.B. mit dem Parameter -l direkt zum ersten Suchergebnis springen:

surfraw google datacenterinsider -l

Ein Tool wie surfraw bietet sich darüber hinaus für Administratoren an, die an einem Server ohne grafische Oberfläche arbeiten. Dazu muss man surfraw nur dazu bewegen, per Default einen Text-Browser zu verwenden. Das gelingt durch Anlegen einer versteckten Konfigurationsdatei .surfraw.conf im Home-Verzeichnis mit dem  Inhalt:

SURFRAW_graphical=no

 

Sensoren abhängig vom A/D-Wandler auswählen – oder umgekehrt?

Dieser Tipp zeigt einen Vorschlag, wie man 24-Bit-A/D-Wandler dazu verwenden kann, um Verstärkerstufen zu eliminieren und damit auch deren Offset-, Drift- und Rauschbeiträge. Die Lösung ist einfach, die Gesamtleistung höher und die Kosten geringer.

Steht man vor der Aufgabe, ein A/D-Wandler-System zu entwickeln, wird man vermutlich als Erstes prüfen, welche Auflösung benötigt wird, und dann nach einem A/D-Wandler suchen, der diese Auflösung bietet. Um die geforderte Genauigkeit zu erreichen, ergänzt man anschließend das System um die nötigen Verstärkerstufen, so dass der interessierende analoge Bereich den Dynamikbereich des A/D-Wandlers abdeckt.

Bild 1: a) Bei diesem 12-Bit-SAR-ADC ist ein Sensor über einen Verstärker an den Wandler angeschlossen. In b) ist ein Sensor direkt an einen 24-Bit-Delta-Sigma-ADC angeschlossen.
Bild 1: a) Bei diesem 12-Bit-SAR-ADC ist ein Sensor über einen Verstärker an den Wandler angeschlossen. In b) ist ein Sensor direkt an einen 24-Bit-Delta-Sigma-ADC angeschlossen.

Aber es gibt eine Alternative. So kann man einen 24-Bit-Wandler verwenden, um Verstärkerstufen überflüssig zu machen und damit auch deren Offset-, Drift- und Rauschbeiträge zu beseitigen, die in einem System mit 12 bis 16 Bit Auflösung anfallen. Der 24-Bit-Wandler ermöglicht somit eine einfachere Lösung. Zudem ist die erreichbare Gesamtleistung höher, und das bei gleichen oder sogar niedrigeren Kosten.

Unter dem Strich würde dabei eine Schaltung entstehen, in der nur ein Teil des Dynamikbereichs des 24-Bit-A/D-Wandlers genutzt wird. Man würde einfach auf einige Bits verzichten! Trotzdem würde man noch immer die Auflösung und Genauigkeit des ursprünglichen 12- oder 16-Bit-Systems erreichen oder sogar übertreffen. Der 24-Bit-Wandler bewirkt gegenüber einem 12-Bit-A/D-Wandler eine unmittelbare Verbesserung der Systemverstärkung um 4096 und bietet zusätzlich die Funktion eines Verstärkers mit programmierbarer Verstärkung (Programmable Gain Amplifier, PGA). Der interne PGA im Delta-Sigma-Wandler kann die Verstärkung um einen weiteren Faktor von 64 bis 128 (produktspezifischer Wert) erhöhen.

Der erste Schritt bei der Schaltungsentwicklung besteht oft darin, den Sensor auszuwählen, der in der Schaltung zum Einsatz kommen soll, und sich dann dessen Ausgangssignalbereich anzusehen. Diesen Bereich passt man dann an den Eingangssignalbereich des A/D-Wandlers an. Bei diesem Ansatz wird für die Anpassung des Sensorsignals an den ADC-Eingangssignalbereich eine Analogverstärkerstufe benötigt. Man kann natürlich auch blindlings einen A/D-Wandler aussuchen, dessen Eingangssignalbereich genau dem Ausgangssignalbereich des Sensors entspricht. Bei beiden Strategien ist jedoch Vorsicht geboten. Da die tatsächliche Systemauflösung und -genauigkeit die entscheidenden Spezifikationen sind, sollte man sich ausführlicher mit dem vom System beigesteuerten Rauschen befassen.

Beispielsweise entspricht bei einem 12-Bit-System mit einem Bereich von 5 V und einem analogen Verstärkungsfaktor von 250 V/V das System-LSB (Least Significant Bit) einem Wert von 5 V / 250 / 212 oder 4,88 mV. Bild 1a veranschaulicht ein solches System.

Im zweiten Fall wird das Sensorsignal einem 24-Bit-Wandler ohne Verstärkung zugeführt (Bild 1b). Dies ist möglich, weil der LSB-Betrag des 24-Bit-Systems einer analogen Verstärkung von 4096 entspricht. Verfolgt man diese Schaltungsstrategie, kann man die Effekte einer analogen Potentialverschiebung eliminieren, wenn man die Differenzeingänge des A/D-Wandlers verwendet. Auf diese Weise kann man eine Spannung an den ADC-Minuseingang und zugleich das Ausgangssignal des Sensors an den ADC-Pluseingang anlegen. Der 24-Bit-A/D-Wandler ist zwar über seinen gesamten Eingangsspannungsbereich hinweg funktionsfähig, aber das Sensorausgangssignal bewirkt nur die Ausgabe eines Teils der ADC-Ausgangscodes. Die gezielte Auswahl dieses ADC-Teilbereichs hat zur Folge, dass nur der optimale Abschnitt des Signalbereichs genutzt wird. Setzt man einen 24-Bit-ADC mit einer effektiven Auflösung von 23 Bit ein, so ist dies dasselbe, als hätte man 2048 einzelne 12-Bit-Wandler über den Dynamikbereich des Wandlers verteilt.

Von Bonnie C. Baker, Texas Instruments

Buchverlosung „Simulation in LTspice IV“

Das Buch „Simulation in LTspice IV – Handbuch, Methoden und Anwendungen“ von Gilles Brocard ist eine Art lebendige Bedienungsanleitung für die Simulationssoftware LTspice IV von Linear Technology. Wir haben fünf Bücher verlost. Hier kommen die Gewinner.

Unsere Glücksfee Giulia hat die fünf glücklichen Gewinner gezogen
Unsere Glücksfee Giulia hat die fünf glücklichen Gewinner gezogen

Seit über 20 Jahren ist LTspice IV die Simulationssoftware schlechthin. Unglücklicherweise ist die Hilfe-Datei die einzige Dokumentation zu dieser Software. Sie ist unvollständig und weit hinter dem Entwicklungszustand der Software zurück. Viele Befehle und Funktionen sind nicht oder nur unzureichend erklärt. Deshalb sind oft nur Fachforen im Internet die letzte Rettung bei Fragen und Problemen mit der Software. Gilles Brocard schließt  nun diese Lücke

Sein Buch richtet sich an alle LTspice-Nutzer: Vom Anfänger bis zum Profi, der mit der Entwicklung umfangreicher Schaltungen befasst ist. Herausgegeben wurde das Benutzerhandbuch von Würth Elektronik.  Das schwergewichtige Werk im Hardcover umfasst 766 Seiten und kostet 49 € inklusive Mehrwertsteuer. Wir haben fünf Bücher verlost.

Die Gewinner sind: Hermann Oswald (MSC), Georg Fuchs (RWTH Aachen), Christiane Schulz (SEW) und Andreas Mattke (Uni Rostock). Herzlichen Glückwunsch! Die Bücher wurden vergangene Woche an die Gewinner verschickt.

Abschätzen des Temperaturanstiegs in einem Hot-Swap-MOSFET, Teil 2

Der thermische Widerstand und die thermische Kapazität wurden anhand der physikalischen Eigenschaften der Systemkomponenten berechnet. Die Spannungen innerhalb des Ersatzschaltbildes repräsentierten Temperaturen. In diesem Artikel wollen wir das Übergangsverhalten des Modells in Bild 1 mit den veröffentlichten Kurven für den sicheren Betriebsbereich (Safe Operating Area, SOA) des Bauteils in Bild 3 vergleichen.

Bild 1: Das um thermische Kapazitäten erweiterte elektrische DC-Ersatzschaltbild Bild 1: Das um thermische Kapazitäten erweiterte elektrische DC-Ersatzschaltbild

Die Werte in Bild 1 werden anhand der physikalischen Eigenschaften des MOSFETs CSD17312Q5 sowie des Chipträgers und der Leiterplatte (Printed Wire Board, PWB) abgeschätzt, die mit dem MOSFET bestückt ist. Aus dem Modell lassen sich einige wichtige Erkenntnisse ableiten. So ist der Wärmewiderstand von der Leiterplatte zur Umgebung (105o C/W) derjenige Pfad, der den niedrigsten Widerstand zur Umgebung aufweist und somit die zulässige DC-Verlustleistung in der Schaltung vorgibt. Eine Begrenzung des Temperaturanstiegs auf 100o C gibt in der Schaltung eine zulässige DC-Verlustleistung von 1 W vor.

Des Weiteren hat die Leiterplatte eine Zeitkonstante von 10 Sekunden, so dass es einige Zeit dauert, bis sie sich vollständig aufgeheizt hat. Daher sind in der Schaltung größere Leistungsspitzen zulässig. Während eines kurzzeitigen Impulses beispielsweise lädt die gesamte thermische Energie die thermische Kapazität des Chips und – in geringerem Maße – auch die thermische Kapazität des Chipträgers auf.

Bild 2: Beim Einströmen thermischer Energie in die Leiterplatte sind drei Zeitkonstanten zu erkennen Bild 2: Beim Einströmen thermischer Energie in die Leiterplatte sind drei Zeitkonstanten zu erkennen

Wie viel Energie der Chip-Kondensator speichern kann, lässt sich abschätzen, wenn man unter der Annahme, dass die gesamte Energie im Chip-Kondensator gespeichert wird, die Gleichung (dU = I * dt / C) nach I auflöst. Dies führt zu der Lösung I = dU * C / dt = 100o C * 0,013 F / 1 ms = 1300 W, was den SOA-Kurven aus Bild 3  entspricht. Bild 2  zeigt die Simulationsergebnisse aus Bild 1 und die resultierenden Spannungsverläufe. Die Ergebnisse gelten für eine Verlustleistung von 80 W und lassen die unterschiedlichen Zeitkonstanten anschaulich erkennen. Die grüne Kurve, die den Verlauf der Chiptemperatur wiedergibt, erreicht zügig eine konstante Spannung in Bezug auf die Leiterplatte (blaue Kurve). Wie man dem Diagramm ebenfalls entnehmen kann, gibt es eine zweite Zeitkonstante, die dem Chipträger zuzuordnen ist (rote Kurve), da hier eine geringfügige Verzögerung vorliegt. Und schließlich ist eine fast linear verlaufende Aufladung der Leiterplatte zu erkennen, da der größte Teil der thermischen Energie (d.h. des Stromes im Ersatzschaltbild) in deren thermische Kapazität fließt.

Bild 3: Das thermische Modell stimmt an den gekennzeichneten Punkten mit den SOA-Kurven für den MOSFET CSD17312 SOA überein Bild 3: Das thermische Modell stimmt an den gekennzeichneten Punkten mit den SOA-Kurven für den MOSFET CSD17312 SOA überein

Zur Überprüfung der Genauigkeit des Modells wurde eine Serie von Simulationen durchgeführt. Bild 3 zeigt die erzielten Ergebnisse. Die roten Marken kennzeichnen das Ergebnis der jeweiligen Simulation. Eine bestimmte Energiemenge (d. h. ein Strom) wurde der Schaltung zugeführt, und die Chipspannung (entsprechend dem Temperaturanstieg) wurde nach Ablauf des entsprechenden Intervalls gemessen. Dabei verhielt sich das Modell stets gemäß den abgebildeten SOA-Kurven. Somit kann man dieses Modell verwenden, um abzuschätzen, wie sich die Temperaturverhältnisse ändern, wenn man die Parameter „Wärmeableitfläche“ und „Leiterplatte“ variiert.

So gelten beispielsweise die Daten im SOA für eine Leiterplatte mit minimalen Abmessungen ohne nennenswerte Kühlkapazität. Man kann die Maße der Leiterplatten vergrößern, um dadurch ihren thermischen Widerstand zur Umgebung zu verringern, oder auch die Kupfermenge erhöhen, um die Wärme besser zu verteilen. Beide Maßnahmen bewirken eine Senkung der Temperaturen. Auch die Vergrößerung der Kupfermenge erhöht die thermische Kapazität.

Von Robert Kollman, Texas Instruments

Stromsparender, voll differenzieller Instrumentenverstärker

In diesem Schaltungstipp tipp stellen wir eine stromsparende, komplett differenziell aufgebaute Instrumentenverstärkerschaltung vor.

Derzeit haben alle auf dem Markt angebotenen Instrumentenverstärker mit „Drei-Operationsverstärker“-Topologie einen massebezogenen Ausgang. Viele Applikationen könnten jedoch von Instrumentenverstärkern mit differenziellem Ausgang profitieren.

Im Vergleich zu Instrumentenverstärkern mit massebezogenem Ausgang weisen OPV-Modelle mit differenziellem Ausgang eine höhere Immunität gegenüber Gleichtaktrauschquellen und eine bessere Oberwellenunterdrückung bei der zweiten Harmonischen auf. Außerdem bieten sie ein besseres Signal/Rausch-Verhältnis und ermöglichen die einfache Anbindung an moderne A/D-Wandler mit differenziellem Eingang.

Bild 1: Schaltplan eines stromsparenden, komplett differenziellen Instrumentenverstärkers (ADI)
Bild 1: Schaltplan eines stromsparenden, komplett differenziellen Instrumentenverstärkers (ADI)

Bild 1 zeigt einen stromsparenden, komplett differenziellen Instrumentenverstärker. Aufgebaut ist die Schaltung durch Kaskadierung des stromsparenden Zweifach-Präzisions-OPV OP2177 (IC1) mit dem komplett differenziellen Verstärker/Treiber AD8476 (IC2).

Bei einem Versorgungsstrom unter 1,2 mA weist der zusammengesetzte Verstärker ein Eingangsrauschen von 11 nV/√Hz, einen max. Eingangs-Biasstrom von 2 nA, eine max. eingangsbezogene Offsetspannung von 75 µV und eine max. eingangsbezogene Offsetspannungsdrift von 0,9 µV/°C auf. Der OP2177 und die Widerstände RF1, RF2 und RG zur Verstärkungseinstellung bilden den Puffer-Vorverstärker des Instrumentenverstärkers und stellen die Spannungsverstärkung des zusammengesetzten Verstärkers auf folgenden Wert ein:

Gleichung 1
Gleichung 1

Bei RF1 = RF2 wird Der AD8476 dient als Differenzbildner des Instrumentenverstärkers. Er erhält das verstärkte Signal vom Vorverstärker des Instrumentenverstärkers, unterdrückt dessen Gleichtaktkomponente und leitet dessen differenzielle Komponente weiter.

Der AD8476 weist eine Gleichtaktunterdrückung (CMRR) von 90 dB auf und ermöglicht, dass der zusammengesetzte Instrumentenverstärker bei Eins-Verstärkung eine CMRR von 90 dB hat. Bei höheren Verstärkungen werden, proportional zur Spannungsverstärkung des Vorverstärkers, durch Gleichtakt-Eingangssignale verursachte Fehler in Bezug auf den Eingang zusätzlich reduziert.

Gleichung 2
Gleichung 2

Da der komplett differenzielle Instrumentenverstärker in Bild 1 die „Drei-OPV“-Topologie nutzt, gibt die Anpassung zwischen den Widerständen RF1, RF2 und RG die Verstärkungsgenauigkeit des Verstärkers vor – ein Parameter, der leicht kalibriert werden kann. Die CMRR des Verstärkers wird dagegen durch IC2 bestimmt. Der AD8476 liefert ausgangsseitig auch die differenzielle Spannung zum Treiben des Instrumentenverstärkers.

Somit können bis zu 500 kSample/s schnelle A/D-Wandler mit differenziellem Eingang direkt getrieben werden. Das optionale Widerstands/Kondensator-Netzwerk RF – CF bildet ein einpoliges Tiefpassfilter, das als Antialiasing-Filter dient und hochfrequentes Rauschen vom A/D-Wandler fernhält.

Die ausgangsseitige Gleichtaktspannung des Instrumentenverstärkers wird über den Pin VOCM des AD8476 eingestellt. Wenn dieser Pin offen bleibt, floatet die ausgangsseitige Mittenspannung des Verstärkers zur mittleren Versorgungsspannung. Falls der Instrumentenverstärker zum Treiben eines A/D-Wandlers verwendet wird, sollte der Pin VOCM des AD8476 an eine Spannung angelegt werden, die halb so groß ist wie die Referenzspannung des ADC.

Autor: Sandro Herrera, Analog Devices