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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Messsignal verstärken: interner AVR-Gain oder OP?


Autor: Joachim B. (jojo84)
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Mahlzeit!

Also ich würde gern mal ein paar Meinungen hier aus der Runde einholen.

Wie der Titel schon sagt möchte ich gern ein Messsignal verstärken 
(Spannung über einem Shunt zwischen Last und GND). Ich habe hier einen 
0,1 Ohm Shunt  und maximal will ich 1A DC messen können. Macht also 0,1V 
bei 1A.
Nun verwende ich zur Messung einen Attiny45 mit interner 
Referenzspannung von 1,1V. Drum würde ja eine Verstärkung des 
Messsignals von mindestens 10 Sinn machen.
Daraus ergibt sich jetzt für mich aber folgende Frage:

1. a) Differential Mode des ADC benutzen und da den 20x Gain einstellen 
oder b) externen OP benutzen?

Wenn externer OP: welcher wäre geeignet? Ich bräuchte ja einen 
Rail-to-Rail, der bis auf GND runter kann, oder? Als Schaltung hätte ich 
da einfach den nicht-invertierenden Verstärker gewählt...

Ich sehe keinen wirklichen Vorteil bei der Variante mit externem OP. 
Schließlich benötige ich zusätzliche Bauteile. Ungenauigkeiten des 
internen AVR-Gain können ja recht problemlos in SW abgeglichen werden.

Was meint ihr? Wie würdet ihr das machen und vor allem warum ?

Gruß und Danke schonmal!

Autor: Jens G. (jensig)
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Wenn sich die Verstärkung im µC einstellen läßt, dann würde ich erstmal 
zur Variante ohne externen OPV tendieren.
Ob's Differnetial sein muß, hängt vom konkreten Aufbau ab.

Autor: Joachim B. (jojo84)
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Hi und Danke für die Antwort!

Wenn ich die interne Verstärkung des AVR nehmen würde, dann muß es 
Differential Mode sein, ja. Weil man nur in dem Modus überhaupt eine 
Verstärkung einstellen kann.
@konkreter Aufbau:
naja, wie kann ich denn noch konkreter werden :) ?! Ein Shunt, der der 
zwischen meiner Last und meinem Bezugspotential (GND) hängt. Nix 
Hochspannung oder sonst irgendwas ferkeliges. Das soll "einfach" ein 
Stromregler für Hochleistungs-LEDs werden. Da hab ich einen 
Step-Up-Wandler, dessen Ausgangsspannung sich in Abhängigkeit vom 
Strom-Sollwert ändert...
Aber ok, dann weiß ich schonmal, daß auf Anhieb ja gar nicht sooo viel 
gegen den Aufbau ohne OP spricht...

Gruß

Autor: Freies Elektron (Gast)
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Joachim B. schrieb:
> Ich sehe keinen wirklichen Vorteil bei der Variante mit externem OP.
> Schließlich benötige ich zusätzliche Bauteile. Ungenauigkeiten des
> internen AVR-Gain können ja recht problemlos in SW abgeglichen werden.

Leider schreibst du nicht welche Auflösung du benötigst. Bei hohen 
Auflösungen machen sich bei internen Komponenten, wie Ref und Gain, 
deren Temperaturdrift bemerkbar. Diese ist, nur mit Software, nicht 
kompensierbar.
Anders sieht es bei externen Komponenten aus, da sind alle möglichen 
Bauteile und Stabilitäten erhältlich.
Auch ist Stör-Empfindlichkeit durch unsaubere Masseführung bei Benutzung 
der internen Peripherie größer. Dieses Störrauschen kann im Bereich von 
0,5 - 1 LSB liegen.

Allgemein gilt: Wenn es auf hohe Empfindlichkeit und Genauigkeit 
ankommt, immer externe Komponenten verwenden.

Autor: Joachim B. (jojo84)
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Oh ja stimmt, da hab ich eine nicht-unwichtige Info vergessen :)

Also ich benutze nur eine 8-Bit-PWM. Darum muß mein ADC-Auflösung die 8 
Bit auch nicht überschreiten. Zur Zeit arbeite ich auch nur mit den 
oberen 8 Bit des ADC-Ergebnisses...
@Freies Elektron: Daß die internen Größen wie Vref und die Verstärkung 
nicht so unglaublich genau sind steht ja auch im Datenblatt. Trotzdem 
Danke für den Hinweis. Angenommen ich würde einen externen OP nehmen: 
was würdest du (würdet ihr) empfehlen? Die LM741, die ich hier noch 
rumliegen hab, sind ja reichlich ungeeignet. Ich kenne mich aber bei den 
OPs nicht so aus, daß ich aus dem Stehgreif weiß, welcher gut dafür 
wäre...

Gruß

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