Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Handlicher OpAmp für Shunt-Spannungsverstärkung?


von Lys A. (jazz_89)


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Hallo,

kennt jemand einen handlichen Operationsverstärker um Spannungen vom 
milivolt-Bereich in 5-10V zu verstärken? Er soll möglichst einfach 
lötbar sein, sprich die Abmeßungen sollten nicht kleiner als 5mm sein.

Vielen Dank schon mal

von Korbi G. (Firma: Möhrchenzucht) (korbinian_g53)


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von Manfred (Gast)


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Lys A. schrieb:
> milivolt-Bereich in 5-10V zu verstärken?

OPA336U

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Lys A. schrieb:
> kennt jemand einen handlichen Operationsverstärker um Spannungen vom
> milivolt-Bereich in 5-10V zu verstärken? Er soll möglichst einfach
> lötbar sein, sprich die Abmeßungen sollten nicht kleiner als 5mm sein.
OPV haben eine Vielzahl Paramter und es gibt hunderte Typen.

Für den jeweiligen Anwendungsfall muß man die relevanten Parameter 
bewerten und dann die Auswahl treffen.
Für den genannten Fall scheine mir 2 Randbedingungen wichtig.
1) Aussteuerbereich bis über 12V
Daraus folgt, dass die max. zulässiger Betriebsspannung nicht zu klein 
sein darf (mind. ca. 15V).

2) Verstärkung in der Größenordnung von 1000-fach.
Da wird auch die Offsetspannung mit verstärkt. Die kann man 
kompensieren, aber das macht zusätzliche Mühe. Temperaturdrift macht 
zulätzliche Fehler. Ein OPV mit sehr kleiner Offsetspannung wäre also 
zweckmäßig.

Dann kann man noch darüber nachdenken, ob für Stromversorgung auch eine 
negative Spannung bereitgestellt wird oder eben nicht. Entsprechend ist 
der Eingangsspannungsbereich zu beachten und ob man Rail to Rail 
braucht.
Andere Parameter wie, Biasstrom, Bandbreite, Slewrate, Ausgangsimpedanz 
usw. scheine eher unkritisch.

Es gibt spezielle OPV ohne Offset und Offsetdrift -> 
Chopperstabilisierte OPV (bzw Zero Drift OPA). Der Klassische Typ ist 
der ICL 7650.
https://www.reichelt.de/ICs-CA-ISO-/ICL-7650/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=2910&ARTICLE=8731&OFFSET=16&;

Weitere z.B. hier zur Auswahl:
http://www.linear.com/parametric/zero-drift_amplifiers

Alternativ bieten sich Präzisionsverstärker mit sehr geringem Offset an.
http://www.linear.com/parametric/html/Operational_Amplifiers_(Op_Amps)?s=&o=&x=21&y=5&cols%5B%5D=1030&cols%5B%5D=1006&cols%5B%5D=1021&cols%5B%5D=1023&cols%5B%5D=1005&cols%5B%5D=1004&cols%5B%5D=1012&cols%5B%5D=1367&c%5B1030%5D%5B%5D=1&c%5B1006%5D%5B%5D=0&c%5B1006%5D%5B%5D=0.0005&c%5B1006%5D%5B%5D=0.001&c%5B1006%5D%5B%5D=0.002&c%5B1006%5D%5B%5D=0.003&c%5B1006%5D%5B%5D=0.005&c%5B1006%5D%5B%5D=0.007&c%5B1006%5D%5B%5D=0.008&c%5B1006%5D%5B%5D=0.009&c%5B1006%5D%5B%5D=0.01&c%5B1006%5D%5B%5D=0.015&c%5B1006%5D%5B%5D=0.02&c%5B1006%5D%5B%5D=0.025&c%5B1006%5D%5B%5D=0.03&c%5B1006%5D%5B%5D=0.035&c%5B1006%5D%5B%5D=0.04&c%5B1006%5D%5B%5D=0.05&c%5B1006%5D%5B%5D=0.07&c%5B1006%5D%5B%5D=0.075&c%5B1006%5D%5B%5D=0.08&c%5B1006%5D%5B%5D=0.085&c%5B1006%5D%5B%5D=0.1&c%5B1004%5D%5B%5D=14&c%5B1004%5D%5B%5D=15.5&c%5B1004%5D%5B%5D=16&c%5B1004%5D%5B%5D=16.5&c%5B1004%5D%5B%5D=18&c%5B1004%5D%5B%5D=22&c%5B1004%5D%5B%5D=27&c%5B1004%5D%5B%5D=28&c%5B1004%5D%5B%5D=30&c%5B1004%5D%5B%5D=32&c%5B1004%5D%5B%5D=33&c%5B1004%5D%5B%5D=36&c%5B1004%5D%5B%5D=40&c%5B1004%5D%5B%5D=44&c%5B1004%5D%5B%5D=50&c%5B1004%5D%5B%5D=60&c%5B1004%5D%5B%5D=80&c%5B1004%5D%5B%5D=100&c%5B1367%5D%5B%5D=SO-8&c%5B1367%5D%5B%5D=SOT-23

Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User
von Lys A. (jazz_89)


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Manfred schrieb:
> Lys A. schrieb:
>> milivolt-Bereich in 5-10V zu verstärken?
>
> OPA336U

Der sieht schon mal ganz gut aus. SO(IC) müsste einfach zu löten sein^^ 
Kann ich den als nicht-invertierenden OPV anwenden und die zwei 
Widerstände so auswählen, das ich das gewünschte Gain bekomme?
 Vielen Dank

: Bearbeitet durch User
von Lys A. (jazz_89)


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> Für den genannten Fall scheine mir 2 Randbedingungen wichtig.
> 1) Aussteuerbereich bis über 12V
> Daraus folgt, dass die max. zulässiger Betriebsspannung nicht zu klein
> sein darf (mind. ca. 15V).

Was ist genau mit Aussteuerungsspannung gemeint?

> 2) Verstärkung in der Größenordnung von 1000-fach.
> Da wird auch die Offsetspannung mit verstärkt. Die kann man
> kompensieren, aber das macht zusätzliche Mühe. Temperaturdrift macht
> zulätzliche Fehler. Ein OPV mit sehr kleiner Offsetspannung wäre also
> zweckmäßig.
Ich glaube die meisten haben eine Offset-Spannung von μV. Die wird 
verstärkt aber das werde ich wahrscheinlich nach der A/D-Wandlung 
kompensieren, sprich am PC :)

> Dann kann man noch darüber nachdenken, ob für Stromversorgung auch eine
> negative Spannung bereitgestellt wird oder eben nicht. Entsprechend ist
> der Eingangsspannungsbereich zu beachten und ob man Rail to Rail
> braucht.

Wieso eine negative Spannung für die Stromversorgung? Meinst du die vom 
Shunt oder die am OpAmp?


> Es gibt spezielle OPV ohne Offset und Offsetdrift ->
> Chopperstabilisierte OPV (bzw Zero Drift OPA). Der Klassische Typ ist
> der ICL 7650.

Vielen Dank, der ICL 7650 sind interessant aus.

: Bearbeitet durch User
von ths (Gast)


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Schau mal nach der Linear Technology AN-105 "Current sense circuit
collection".

von Anja (Gast)


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Lys A. schrieb:
> Vielen Dank, der ICL 7650 sind interessant aus.

LTC1050 wäre der moderne Nachfolger. (mit integrierten Kondensatoren).
Allerdings auch nur +15V max.

LTC1150 würde ich für +/-15V Versorgung nehmen.

Gruß Anja

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Lys A. schrieb:
> Was ist genau mit Aussteuerungsspannung gemeint?
wenn die Spannung bis auf 10V verstärkt werden soll, dann muß der 
Ausgang ja auch auf 10V austeuern.

>> 2) Verstärkung in der Größenordnung von 1000-fach.
>> Da wird auch die Offsetspannung mit verstärkt. Die kann man
>> kompensieren, aber das macht zusätzliche Mühe. Temperaturdrift macht
>> zulätzliche Fehler. Ein OPV mit sehr kleiner Offsetspannung wäre also
>> zweckmäßig.
> Ich glaube die meisten haben eine Offset-Spannung von μV.
Viele OVP haben deutlich größere Offsetspannung, bis über 10mV.
Die Offsetspannungsdrift liegt dann auch oft schon im Bereich von 
einigen uV/grd.

> Die wird
> verstärkt aber das werde ich wahrscheinlich nach der A/D-Wandlung
> kompensieren, sprich am PC :)
Ja ok, aber zu groß sollte der Offset auch wieder nicht sein.

>> Dann kann man noch darüber nachdenken, ob für Stromversorgung auch eine
>> negative Spannung bereitgestellt wird oder eben nicht. Entsprechend ist
>> der Eingangsspannungsbereich zu beachten und ob man Rail to Rail
>> braucht.
> Wieso eine negative Spannung für die Stromversorgung? Meinst du die vom
> Shunt oder die am OpAmp?
Natürlich die vom OVP.
Ich gehe davon aus, dass der Shunt gegen Masse arbeitet.
Dann ist die minimale Eingangsspannung 0V. Normale Standard-OPV arbeiten 
nicht bis -Ub, was aber sein müßte, wenn der OVP mit dem Pin für die 
negative Betriebsspannung auf Masse liegt.

So kann es sein, dass die Auswahl der möglichen OPV sehr klein wird, 
wenn man alle Parameter korrekt berücksichtigt. Manchmal gibt es dann 
gar keinen Typ mehr, der alle Randbedingungen genau erfüllt, dann muß 
das Konzept geändert werden.
Gruß Öletronika

von Lurchi (Gast)


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Für einen Shunt auf der negativen Seite wäre ein single supply fähiger 
OP sinnvoll, weil man so ggf. ohne negative Versorgung für den OP 
auskommt. Als nicht Auto-zero Type wäre das z.B. der LT1006 oder LT1013 
(dual). Als AZ Typen gibt es viel Auswahl, wenn man sich auf eine 5 V 
Versorgung beschränkt - für einen ADC kann das ganz gut passen. Für 
höhere Spannungen wird die Auswahl kleiner. Es gibt ggf. auch ADCs, die 
direkt mit der kleinen Spannung vom Shunt klar kommen.

Die Schaltung kann als nicht invertierender Verstärker mit 2 
Widerständen sein. Ggf. müsste man etwas Offset addieren, denn der 
Offset des OPs selber kann negativ sein und man hätte so ggf. einen 
toten Bereich.

Für den Shunt auf der positiven Seite wäre ggf. eine spezieller high 
side current sense Verstärker passender.

von Kevin (Gast)


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Ich werfe mal den LT1999-50, den LT6015 und den AD8418 ins Rennen. Ja, 
ich weiß, dass es keine reinen Operationsverstärker sind. Vielleicht 
erfüllen sie aber genau deine Anwendung.

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