OP-Anwendung für Spannungsverstärkung

[Humpe (Gast)]

Hallo Leute

Ich hab mal ne Analogtechnische Frage... hatte da leider einen 
Fensterplatz :)

Ich hab einen MU zur Strommessung (ACS712ELCTR-5A), welcher mir von -5A 
bis +5A eine Spannung von 1.575V bis 3.425V ausgibt. Im Anschluss daran 
habe ich ein A/D-Wandler von AMX (NXC-VAI4), welcher zwar eine 16bit 
Auflösung hat, aber nur 10 Signifikante Stellen hat. Somit komme ich 
etwa auf eine reelle Genauigkeit von ca. 80mA. Das ist mir zu wenig.
Nun möchte ich mittels einer OP-Schaltung den Ausgabe-bereich 
vergrössern. Der A/D-Wandler misst Spannungen von 0-12V, und hat eine 5V 
Referenzspannung, welche ich als Speisung für den Print verwendet habe. 
Also Step-Up Wandler auf 12V und Bereich verstärken. Ich hab das mal 
mittels Application Note von Allegro simuliert und bekomme mit ein wenig 
Anpassung der Widerstände auf folgendes Resultat (siehe Anhang).
Das ist mir jedoch immer noch nicht genug :)
Ich möchte den OP möglichst Vollständig aussteuern, natürlich noch im 
Linearen bereich. Hat jemand eine Idee wie das funktionieren könnte? Wie 
gesagt, op's waren noch nie meine stärke :)

Gruss
Humpe

[Falk B. (falk)]

@  Humpe (Gast)

>Ich hab mal ne Analogtechnische Frage... hatte da leider einen
>Fensterplatz :)

Scheint so.

>Ich hab einen MU zur Strommessung (ACS712ELCTR-5A), welcher mir von -5A
>bis +5A eine Spannung von 1.575V bis 3.425V ausgibt.

OK.

> Im Anschluss daran
>habe ich ein A/D-Wandler von AMX (NXC-VAI4), welcher zwar eine 16bit
>Auflösung hat, aber nur 10 Signifikante Stellen hat.

>Nun möchte ich mittels einer OP-Schaltung den Ausgabe-bereich
>vergrössern. Der A/D-Wandler misst Spannungen von 0-12V, und hat eine 5V
>Referenzspannung, welche ich als Speisung für den Print verwendet habe.

Welche Print?

>Also Step-Up Wandler auf 12V und Bereich verstärken.

Was?

>Anpassung der Widerstände auf folgendes Resultat (siehe Anhang).

Komische Schaltung.

>Ich möchte den OP möglichst Vollständig aussteuern, natürlich noch im
>Linearen bereich. Hat jemand eine Idee wie das funktionieren könnte?

Du brauchst +/-15V, dann geht fast jeder OPV ohne Kompromisse. Deine 
Sensorspannung musst du per Differenzverstärker erhöhen. Wobei ein 
einfacher, nichtinvertierender Verstärker wahrscheinlich ausreicht und 
weniger Probleme macht. Denn wenn du deine Messspannung von ca 3,2V 
x3,5=11,2 verstärkst dun dann mit eff. 10 Bits auflöst, macht das ~5mA 
Auflösung. Was will man mehr?

Nimm einen OPV als nichtinvertierenden VErstärker mit V=3,5 und gut. 
Dazu brauchst du auch keine -15V, 0 und 15V reichen hier.

MFG
Falk

[Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill)]

Bei einer Versorgungsspannung von 5V ist es kein Wunder, dass der
OP nur eine Ausgangsspannung von 4,xV hat, auch wenn die Spannungs-
versorgung fälschlicherweise mit 12V beschriftet ist.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

$$U_\mathrm A=\left(1+\frac{R_2}{R_1}+\frac{R_2}{R_3}\right)\cdot U_\mathrm E- \frac{R_2}{R_1}\cdot U_\mathrm B$$

UE ist dabei die Eingangs- und UB die Versorgungsspannung.

Die im Bild gezeigten Widerstandswerte sind gut für einen LM324. Nimmst
du stattdessen einen Rail-to-Rail-OpAmp (z.B. den TS912) und die Wider-
stände R1=68k, R2=51k und R3=12k, deckt die Ausgangsspannung den Bereich
von 0,45V bis 11,55V ab. Das halbe Volt Abstand zur Versorgungsspannung
sollte man der Schaltung gönnen, damit sie auch bei kleinen Fehlern in
den Widerstandswerten noch im linearen Bereich arbeitet.

[Humpe (Gast)]

Erstmal danke an alle für die Antworten. Hatte leider bis jetzt keine 
Zeit die Vorschläge zu überprüfen.

@ Falk: Mir schien die Möglichkeit eines nichtinvertierenden Verstärkers 
nicht möglich, da ich ja dann die tiefste Spannung von 1.5V Auch 
verstärken würde, was ich nicht will.
Wurde nun aber eines besseren belehrt.

@schweigstill: ?? Ich bekomm ja eine grössere Ausangsspannung als 3.5V 
mit der Schaltung. Der Chip ist mit 5V gespiesen, und der verträgt auch 
nicht mehr!

@yalu: Das sieht sehr gut aus. Ich hab jetzt die Schaltung mit dem LM324 
simuliert und werd sie wohl auch so produzieren. Wir habn das ganze 
nochmals besprochen und sind zum schluss gekommen, dass wir kompatibel 
zu allen Systemen bleiben wollen, und somit einen 1-10V Ausgang 
anstreben.
Somit erübrigt sich ein RTR-OP!

Vielen Dank für eure Hilfe

Gruss
Humpe