Formel für Präzisionsverstärkung

OP #1418746
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Hallo, ich brauche ein wenig Hilfe,
für einen nichtinvertierten Verstärker habe ich die vereinfachte Formel 
für die Verstärkung V=1+(R2/R1) (ideal) um die Widerstände zu berechnen. 
Der Verstärker soll aber als Präzisionsverstärker aufgebaut werden mit 
E96-Widerständen. Nun weiß ich nicht was ich für eine genauere 
Berechnung der Widerstände für den realen OPV noch beachten muss. Welche 
Einflüsse müssen noch in die Formel einfließen damit man den realen OPV 
(AD8957) mit geänderten Widerständen bekommt. Bitte helft mir. Danke 
schon mal...

Gruß
sp
Gast #1418755
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Hallo

das ist auch bei einem realen OP so. Du mußt aber z.B. den 
Innenwiderstand der Quelle mit einrechnen. Desweiteren hängt es vom OP 
ab, ob du noch eine Offsetkompenstaion bzw Biasstromkompensation 
brauchst.
Gast #1418855
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Ich habe jetzt keine Fehlerbetrachtung gemacht, aber wenn deine 
gewünschte Verstärkung (mit Gegenkopplung) höchstens im Bereich 10 ... 
50 liegt, so dürfte der Einfluss längst gegenüber den 1%-Fehlern der 
Widerstände vernachlässigbar sein. Ebenso die schon genannten 
Offsetfehler und Innenwiderstände.

Trotzdem, wenn ich richtig gerechnet habe, so lautet die vollständige 
Formel:
1
Ua = Ue * Vo * (R1 + R2) / ( Vo * R1 + R1 + R2)

Typische Werte für Vo liegen so bei 90 ... 120 dB, also bei ca. 10^5 ... 
10^6

Von der Formel wird bei der Herleitung ausgegangen und der Grenzübergang 
für Vo gegen Unendlich gemacht. Dann ergibt sich deine allseits bekannte 
Formel.
Du kannst ja hier mal reale Werte für Vo einsetzten und sehen, welchen 
Einfluss dies in deiner Anwendung hat.
Gast #1418874
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Hallo Christian,

>für einen nichtinvertierten Verstärker habe ich die vereinfachte Formel
>für die Verstärkung V=1+(R2/R1) (ideal) um die Widerstände zu berechnen.
>Der Verstärker soll aber als Präzisionsverstärker aufgebaut werden mit
>E96-Widerständen. Nun weiß ich nicht was ich für eine genauere
>Berechnung der Widerstände für den realen OPV noch beachten muss. Welche
>Einflüsse müssen noch in die Formel einfließen damit man den realen OPV
>(AD8957) mit geänderten Widerständen bekommt.

Die Stabilität einer OPamp-Schaltung hängt ganz entscheidend von der 
internen Verstärkungsreserve, der Loop Gain A/G ab. Die Closed Loop Gain 
Stabilität dG/G ist

dG/G = dA/A x [1/(1 + A/G)]

wobei dA/A hier die Open Loop Gain Stabilität ist, mit ca. dA/A = 1%/°C.

Ein Beispiel, da ich deinen AD8057 nicht kenne, für einen TL052:

Der TL052 hat bei 1kHz eine Open Loop Gain von A = 3 x 10^3. Er soll das 
Signal um den Faktor 10 verstärken, also G = 10. Dann ist die Closed 
Loop Gain Stabilität dG/G = 3 x 10^-3 %/°C. Bei einem Temperaturbereich 
von beispielsweise 20K ändert sich also G um 0,07%. Bei 100kHz sind es 
dagegen 5%.


Die Closed Loop Unlinearität berechnet sich gemäß:

Lcl = Lol / (1 + A/G)

wobei Lol der Open Loop Linearitätsfehler ist, der gewöhnlich kleiner 
als 5% ist.

Auch hier wieder ein Beispiel. Bei obiger Situation erhält man bei 1kHz 
ein Lcl = 0,02% und bei 100kHz Lcl = 1,3%.


Der reale Ausgangswiderstand des OPamp berechnet sich übrigens gemäß:

Zcl = Zol / (1 + A/G)

Also beim obigen Beispiel Zcl = 0,8 Ohm bei 1kHz und Zcl = 63 Ohm bei 
100kHz (Zol = 250 Ohm).


Diese Formeln sind natürlich nur Näherungsformeln. Sie sollen dir ein 
Gefühl dafür vermitteln, was du zu erwarten hast.

Kai Klaas

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