Spannungsabfall am Widerstand eines OP

Kally K. schrieb:
> Verwendet wird der AD8207

Im Schaltplan hast du einen LT1006 verwendet. Der LT1006 und der AD8207
sind zwei völlig verschiedene Dinge: Während der LT1006 ein reiner
Operationsverstärker ist, ist der AD8207 ein Operationsverstärker mit
viel zusätzlicher Beschaltung (s. erste Seite im Datenblatt). Der
Eingangsstrom des AD8207 wird vor allem durch die internen Widerstände
bestimmt, der Bias-Strom spielt hier nur eine untergeordnete Rolle.

Deine Schaltung ist falsch. Die Eingänge des Opamp brauchen über einen 
DC-Pfad einen Bezug zur Masse deiner Schaltung. Man kann die Eingänge 
nicht in der Luft hängen lassen. Der Opamp funktioniert nur, wenn die 
Eingänge im Breich von z. B. Vplus-2V und Vminus+2V liegen.

> Kann man den Strom, der dafür verantwortlich ist berechnen?

Im Datenblatt sind die Differential (240kΩ) und die Common Mode Input
Impedance (126kΩ) angegeben. Daraus kann man prinzipiell den Differenz-
und den Gleichttaktanteil der Eingangsströme berechnen:

Für den nichtinvertierenden Eingang:

  Id = (Up - Um) / 240kΩ
  Ig = (Up - U0) / 126kΩ
  I  = (Up - Um) / 240kΩ + (Up - U0) / 126kΩ


Für den invertierenden Eingang:

  Id = (Um - Up) / 240kΩ
  Ig = (Um - U0) / 126kΩ
  I  = (Um - Up) / 240kΩ + (Um - U0) / 126kΩ

Up und Um sind dabei die Eingangsspannungen, U0 die Bezugsspannung für
den Gleichtakteingangswiderstand (Common Mode Input Impedance).

U0 ist im Datenblatt nicht direkt angegeben, man kann sie aber aus Figu-
re 8 ablesen: Es ist diejenige Spannung, bei der der Eingangsstrom 0
ist. Wie es scheint, entspricht U0 gerade der internen Referenzspannung,
die über den RANGE-Pin auf 2,2V (für 3,3V-Versorgung) oder 3,5V (für
5V-Versorgung) eingestellt werden kann.

Mit den Schaltbildern des internen Aufbaus kann man obige Überlegung
leider nicht nachprüfen, weil sie alle fehlerhaft sind. Ich habe
versucht das Eingangsverhalten nach dem Schaltbild in Figure 25 zu
berechnen. Mit der angegebenen Dimensionierung kommt man aber nie auf
eine Verstärkung von 20. Selbst wenn man die beiden 100kΩ-Widerstände in
der Mitte durch 0Ω ersetzt, um die Verstärkung zu erhöhen, erreicht man
gerade einmal 1,2. Man müsste zusätzlich den Gegenkopplungswiderstand
zusammen mit den Widerständen an den VREF-Anschlüssen deutlich erhöhen
um die angegeben Verstärkung zu erreichen.

Das Schaltbild in Figure 1 sieht da schon etwas stimmiger aus, aller-
dings sind hier die VREFs auf der falschen Seite der Brücke in der Mitte
angeschlossen, und leider sind auch keine Widerstandswerte angegeben.
Ich habe die Schaltung deswegen korrigiert und versucht, die Dimensio-
nierung so zu rekonstruieren, dass die Verstärkung 20 und die Eingangs-
impedanzen 240kΩ (differentiell) und 126kΩ (Common Mode) sind. Das Er-
gebnis ist im Anhang zu sehen.

Ich habe allerdings für R4 keine glatten Werte hinbekommen. Damit die
Verstärkung 20 wird, muss R3||R4=261,55Ω (300kΩ/1147) sein. Wählt man
für R3 einen glatten Wert, wird R4 krumm und umgekehrt.

Wie auch immer: Auch bei der korrigierten Schaltung ist die Bezugsspan-
nung U0 für den Gleichtakteingangswiderstand gleich der internen Refe-
renzspannung V1, was sich mit dem Diagramm in Figure 8 deckt.

Damit kannst du jetzt also die Eingangsströme ausrechnen. Vielleicht
kannst du mal schreiben, ob das Ganze auch in der Praxis noch stimmt.
Ich habe leider keinen AD8207 da, um das mal zu testen.

> Es geht um die Widerstände R1 und R2, welche jedoch drin bleiben müssen,

Wieso eigentlich? Du verlierst durch diese Widerstände Genauigkeit, und
ich wüsste keinen Grund, was sie für einen Vorteil bringen sollten. Sie
sind einfach in Reihe zu den internen 120kΩ-Widerständen geschaltet und
machen dadurch den beim Hersteller vorgenommenen Laserabgleich zunichte.