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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Strommessung nA


Autor: Benito (Gast)
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Hallo,

ich habe hier einen Magnetfeldsensor, der 1 Eingang und 2 Ausgänge 
besitzt.
Dem Eingang wird ein Strom von 100µA eingeprägt, der sich auf die beiden 
Ausgänge aufteilt. Durch das Magnetfeld ist der Strom eines Ausgang 
maximal um 100nA größer, als der des anderen.

Diese Stromdifferenz möchte ich messen und möglichst hoch auflösen.

Ich kenne die typischen Schaltungen, um Photodiodenströme zu verstärken, 
Transimpedanzwandler usw.
Allerdings habe ich hier das Problem, dass der kleine, zu messende 
Strom, von einem großen Strom überlagert ist.

Mit welcher Schaltung kann ich sowas denn halbwegs präzise messen?
Ich bräuchte idealerweise sowas, wie einen "Differenzstromverstärker".

Grüße,
Benito

Autor: mhh (Gast)
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Strom über Widerstand zur Spannung machen und Differenzverstärker 
dahinter.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Was für einen Sensor hast du genau? Oft schlägt das Datenblatt ja schon 
etwas vor...

Kai Klaas

Autor: Benito (Gast)
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So einfach geht das nicht. Mein zu messendes Signal ist mehrere 
Größenordnungen kleiner, als der Träger, da kommt nichts brauchbares bei 
raus.

Autor: Benito (Gast)
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Zu dem Sensor gibt es leider kein Datenblatt.

Autor: Harald S. (harri)
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Hi Benito,

aber da müsste die erste Antwort doch passen.
An beide Ausgänge den gleichen Widerstand nach Masse und schon hast du 
(ohne Magnetfeld) zwei gleiche Spannungen. Mit Magnetfeld bekommst du 
eine Spannungsdifferenz, die sich schön verstärken lässt.
Die beiden Spannungen an den Widerständen würde ich mit einem FET-OP als 
Impedanzwandler erstmal etwas belastbarer machen.

mfg
Harri

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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zwei Transimpedanzverstärker + differenzverstärker?

Autor: Harald S. (harri)
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Also im Endeffekt das, was hier 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Operations... 
als Instrumenten-Verstärker bezeichnet wird.

Oder werf ich gerade was durcheinander und hab das Problem falsch 
verstanden?

Autor: PacMan (Gast)
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Evtl. ein Fuel Gauge IC.
Damit kannst du µAs präzise Messen.
Hier ist sowas:
http://www.maxim-ic.com/getds.cfm/pk/4560
Gibt es bestimmt noch passender.

Autor: was_is_mit_du (Gast)
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@ Benito (Gast)

>So einfach geht das nicht. Mein zu messendes Signal ist mehrere
>Größenordnungen kleiner, als der Träger, da kommt nichts brauchbares bei
>raus.

Um welche Größenordnung handelt es sich da?
Es geht schon so einfach, wenn du einen Verstärker mit
hoher CMRR nimmst. Da gibts sehr gute Verstärker.

Autor: ZwergNase (Gast)
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Schätze mal um die Größenordnung 10^3. Steht ja oben.

Autor: was_is_mit_du (Gast)
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...und wieviel CMRR hat ein durschnittlicher 
Instrumentierungsverstärker?
So an die 120 dB, geht aber noch besser.

Autor: LM317 (Gast)
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>So an die 120 dB,
Bei DC bzw. Frequenzen im Hz Bereich...

Autor: Michael (Gast)
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Ich empfehle das Studium von Keithleys PDF "Low Level Measurement 
Handbook: Precision DC Current, Voltage, and Resistance Measurements"
http://www.keithley.de/knowledgecenter

Autor: GB (Gast)
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Siehe dieses Datenblatt, S. 11, ganz unten.

http://cds.linear.com/docs/Datasheet/60789fa.pdf

Wichtig, Low Bias Current Amplifier!

Autor: Andreas K. (derandi)
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Da wird er wohl eher einen Transimpedanzverstärker brauchen.
An dem Widerstand, an dem der Strom eine Spannung abfallen lassen soll, 
wird nur Rauschen rauskommen, aber davon reichlich.

Autor: Michael (Gast)
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Im von GB gelinkten Datasheet ist auch eine Beispielschaltung zum Messen 
von Strömen von 10 nA bis 10 mA. Da sich die Ströme um 100 nA maximal 
unterscheiden scheint mir das schonmal keine schlechte Idee zu sein. Und 
zu noch kleineren Strömen siehe das von mir angesprochene PDF.

Autor: Andy N. (Gast)
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Der wäre für dich auch noch interessant

http://www.analog.com/en/amplifiers-and-comparator...

Autor: Udo. R. S. (Gast)
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Das ist irgendwie ziemlich ungünstig. Wenn man die Ströme über die an 
Widerständen abfallenden Spannungen und einen Instrumentenverstärker 
messen will dann braucht man schon mal Widerstände die eine max. 
Ungenauigkeit von 10e-5 haben wenn man das Messsignal mit einem fehler 
von max. 1% erfassen will. Der Offset und Drift des Verstärkers und das 
Rauschen und ... addiert sich dann noch zum Fehler auf.

Kann man denn mehr über den Sensor erfahren?

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Tja Benito, hättest du genauere Angaben gemacht, hättest du vielleicht 
konkretere Hilfe bekommen. Aber wenn du nicht einmal den Typ des 
Magnetfeldsensors, geschweige denn einen Link zu einem Datenblatt 
angeben kannst...

Kai Klaas

Autor: Benito (Gast)
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Hallo,

vielen Dank für die diversen pdf's und Links! Sind teilweise sehr 
interessant zu lesen.

Zu dem Sensor existieren leider noch keine weiteren Daten, da dieser 
Sensor nur ein Labormuster ist und nie zu kaufen sein wird.
Sicher bekannt ist nur die Stromverteilung über die beiden Ausgänge, die 
es nun genauer zu messen gilt.

Ich hatte gehofft, dass es fertige ICs zur Differenzstrommessung oder 
geniale Schaltungen für die beschriebene Messung gibt.
Den Spannungsabfall über Widerstände zu messen ist keine gute Lösung, da 
die Widerstände extrem genau sein müssten und das Messignal im Rauschen 
untergeht.

Grüße,
Benito

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