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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 10mV auf 2,5V verstärken


Autor: Anfänger (Gast)
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Ich muss eine Spannung von 20mV auf 2,5V verstärken. Was kennt ihr für 
sinnvolle Möglichkeiten ?


Ich hab da an einen Instrumentenverstärker gedacht, aber funktioniert 
des überhaupt bei 20mV noch so gut ?


Grüße Anfänger

Autor: Sven W. (Firma: basement industries) (dj8nw)
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Anfänger schrieb:
> Ich muss eine Spannung von 20mV auf 2,5V verstärken. Was kennt ihr für
> sinnvolle Möglichkeiten ?
>
>
> Ich hab da an einen Instrumentenverstärker gedacht, aber funktioniert
> des überhaupt bei 20mV noch so gut ?
>
>
> Grüße Anfänger

Was genau willst Du verstärken? Audiosignal? Schaltpegel? Bitte genauer!


Gruß, Sven

Autor: Max (Gast)
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Standard Verstärker Schaltung mit OPV

Operationsverstärker-Grundschaltungen

Autor: Anfänger (Gast)
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bewegt sich zwischen 10 und 20mV, ist das Signal von nem shunt. Es 
können also schon mal Spitzen drinne sein

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Anfänger schrieb:
> bewegt sich zwischen 10 und 20mV, ist das Signal von nem shunt. Es
> können also schon mal Spitzen drinne sein
Frequenzbereich?

> bewegt sich zwischen 10 und 20mV, ist das Signal von nem shunt.
Dein Hauptproblem ist nicht die Verstärkung des Signals. Das geht mit 
den üblichen Schaltungen. Die eigentliche und wesentlich kniffligere 
Aufgabe wird sein, das Layout und die Leitungsführung so auszulegen, 
dass dein Messsignal nicht im Rauschen verschwindet...

Autor: Sven W. (Firma: basement industries) (dj8nw)
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google: Messverstärker

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Mit einen simplen Operationsverstärker welches eine Geringe 
Offsetspannung hat sollte das gehen. z.B. OP07

Man kann einen Differenzverstärker mit einen OP aufbauen und die beiden 
Eingänge der Differenzverstärkerschaltung direkt mit dem Shount 
verbinden.

Bedingung ist aber das die Spannung am Shont weit genug von den 
Betriebsspannungen des Operationsverstärkers weg bleiben.

Ralph Berres

Autor: Anfänger (Gast)
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so ne hohe Verstärkung lässt sich ohne weiteres mit nem 
Differenzverstärker machen ?


du meinst also, dass ich den OP mit zum Beispiel 15V betreiben soll ?

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Du solltest den Operationsverstärker mit +-15Volt betreiben. Als 2 
Betriebsspannungen. Der Operationsverstärker macht ohne Beschaltung eine 
Verstärkung von 100000 Fach bis zu mehrere Millionen fach. Je nach Typ.

Da dürfte die etwas mehr als 100 fache Verstärkung kein Problem sein. 
Die Verstärkung wird durch die äusere Beschaltung festgelegt. Einfach 
mal nach Grundschaltungen mit dem Operationsverstärker googlen.


Ralph Berres

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Anfänger schrieb:
> so ne hohe Verstärkung lässt sich ohne weiteres mit nem
> Differenzverstärker machen ?
Du hast die Frage nach der Frequenz noch nicht beantwortet...  :-/
Ein Verstärker hat eine UGBW (Unity Gain Band Width). Bei dieser 
Frequenz ist die Verstärkung nur noch 1. Und das Produkt aus Verstärkung 
und höchster Frequenz kann nicht höher sein als diese UGBW. Mit einer 
nötigen Verstärkung von 2,5V/20mV = 125 und einer (angenommenen) 
Maximalfrequenz von 10kHz brauchst du eine UGBW von mindestens 1,25MHz.

> dass ich den OP mit zum Beispiel 15V betreiben soll ?
Du solltest den OP so betreiben, dass
1. die Input Common-Mode Voltage Range eingehalten ist
und
2. der Output Voltage Swing deinen Anforderungen genügt.
Ob da eine unipolare Versorgung mit 15V ausreicht ist solange fraglich, 
bis man mal den Schaltplan gesehen hat...

Autor: Anfänger (Gast)
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Ich weiß, dass die Beschaltung des OPs die Funktionsweiße bestimmen. 
Aber danke.

Ich frag mich halt wozu es Instrumentenverstärker gibt und ob sowas 
nicht besser geeignet ist.


Die Strommessung soll möglichst genau sein, mein AD Wandler schafft ein 
Megasample pro Seconde, also wäre 1 Mhz als Frequenz nicht schlecht, was 
aber wohl sehr schwer machbar ist oder ?

Autor: Anfänger (Gast)
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was haltet ihr vom

TEXAS INSTRUMENTS - THS3201D - OP AMP, 1.8GHZ CFB, 3201, SOIC8  ?

Autor: Nachtaktiver (Gast)
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Möchtest du dein Signal auch mit 1Mhz abtasten? ;)

Autor: Klaus Ra. (klara)
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Hallo,
der TL071 könnte gerade die Anforderungen erfüllen. Bei einem GBW von 3 
MHz kommt man bei V=125 (42db) gerade auf 20 KHz. Besser geeignet wäre 
der NE5532 mit einen GWB von 10 MHz. Damit hätte man bei 20 KHz grössere 
Reserven, d.h. die OP-Schaltung wäre stabiler. Das Rauschen ist beim 
NE5532 auch geringer. Wenn Du nur Wechselstrom verstärken willst braucht 
Dich der Offset nicht stören. Den koppelst Du mit Kondensatoren ab.
Gruss Klaus.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Anfänger schrieb:
> Ich weiß, dass die Beschaltung des OPs die Funktionsweiße bestimmen.
Es geht hier nicht um irgendwelche Grund-Schaltungen des OP-Amps, 
sondern um Grenzwerte, bei denen ein OP-Amp auch bei korrekter 
Aussenbeschaltung nicht mehr arbeiten kann (und wird)...

Bei dem von dir vorgeschlagenen OP gilt z.B.
VS = ±7.5 V
Common-mode input range ±5 V
Du kannst damit also z.B. bei unipolarer Versorgung mit 15V keinen Shunt 
messen, der einsaeitig an GND liegt...

Und am Ausgang gilt ähnliches:
VS = ±7.5 V
Voltage output swing RL = 1 kΩ   ±5.8 V 
Der Ausgang kann nicht bis an die Versorgungsspannung ausgesteuert 
werden...

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Hier gibt es ne schöne Übersicht zu OPVs:
Standardbauelemente -> Operationsverstärker

Und da findet man auch gleich einen passenden: OPA2340
0,15mV Offset (könnte schon zuviel sein, aber kann man ja abgleichen)
5,5MHz GWB
Eingang Vcc+0,5V Vee-0,5V over the rail

Autor: MaWin (Gast)
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> Die Strommessung soll möglichst genau sein, mein AD Wandler schafft ein
> Megasample pro Seconde, also wäre 1 Mhz als Frequenz nicht schlecht, was
> aber wohl sehr schwer machbar ist oder ?

Machbar vielleicht, aber deutlich schwieriger für einen Anfänger der 
nicht mal weiß wie es bei geringeren Frequenzen geht.

BRAUCHST du also die 1MHz ? Wenn nein, wie viel brauchst du denn in 
Wirklichkeit (und wie genau muß es sein, 10 bit ?)

Die prinzipielle Verstärkung um den Faktor 125 ist nicht so schwierig, 
und wenn man sich ein klein wenig Gedanken um die Massverbindung macht 
braucht man auch keinen Instrumentenverstärker/Differenzverstärker (wenn 
denn der Shunt mit einem Bein an einem Punkt liegt wo Masse vom 
Leistungskreis mit Masse des uC verbunden werden können).

Vergiss die uralten TL071 etc. OpAmp mit ihren hohen Versorgungsspannung 
von -15V/+15V die hier von offenbar nicht ohne Grund arbeitslosen 
Ingenieuren im Alter von 50+ vorgeschlagen werden und vollkommen 
unzureichend sind.

Dein THS3201 ist jedoch ein verdammtes Biest, der ist zwar schnell, 
sauschnell, macht dir aber als current feedback Verstärker eher Probleme 
und wird beim ersten Versuchen sicher als Oszillator schwingen statt das 
Messignal zu verstärken. Ausserdem braucht er eine negative 
Versorgungsspannung.

Es kann sinnvoll sein, die Schaltung mit 2 hintereinander aufgebauten 
OpAmps wie AD8091 die je um Faktor 12 verstärken aufzubauen, wenn du 
wirklich so hohe Frequenzen (mit Messgenauigkeit, hier 0.1%) übertragen 
willst. Mit etwas Geschick (man baut einen Offset ein, so daß bei 0A 
also 0V am shunt irgendwie 0.5V zum A/D rauskommen und betrachtet das 
als Null) kann man schnell sein und trotzdem ohne negative Versorgung 
auskommen.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Anfänger schrieb:
> mein AD Wandler schafft ein Megasample pro Seconde,
> also wäre 1 Mhz als Frequenz nicht schlecht
Es stellt sich nur sekundär die Frage, was dein AD-Wandler schafft. 
Wichtiger ist doch (wie ein Nachtaktiver schon gefragt hat), was du 
tatsächlich brauchst...

> Die Strommessung soll möglichst genau sein
Was für einen Strom willst du da messen? Wie schnell ändert der sich?

Autor: Anfänger (Gast)
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der Strom soll von 5 bis 100A gemessen werden können, brauchen davon tu 
ich fürs erste aber nur bis zu 10A.

Autor: Anfänger (Gast)
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der Strom kann sich relativ schnell ändern, im Nanosekundenbereich

sry für den doppelpost

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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Anfänger schrieb:
> der Strom kann sich relativ schnell ändern, im Nanosekundenbereich

Bist Du sicher?? Was ist das für eine Anwendung?
Und falls ja, daß sich der Strom so schnell ändern kann ist eins aber 
was machst Du mit den Messwerten? Kannst (musst) Du auch so schnell 
darauf reagieren? Oder wirds am Ende nur auf einem Display angezeigt?
Dann z.B. würden 10 Messungen pro Sekunde reichen.

Autor: Mine Fields (Gast)
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Anfänger schrieb:
> Die Strommessung soll möglichst genau sein, mein AD Wandler schafft ein
> Megasample pro Seconde, also wäre 1 Mhz als Frequenz nicht schlecht, was
> aber wohl sehr schwer machbar ist oder ?

Nein, 1 MHz wären zu hoch für 1 MSPS.

Mit Genauigkeit hat das dann auch immer noch nichts zu tun.

Autor: Anfänger (Gast)
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mein Mikrocontroller taktet mit 40 Mhz, sollte reichen, um die Werte 
schnell genug bearbeiten zu können. Anwendungsgebiet können von Motoren 
bis ich weiß nicht was alles sein.


Warum sind 1 Mhz zu hoch für 1 MSPS ?

Ich dachte MSPS steht für Mega Samples per Second, also eine Million 
Abtastungen ?

Autor: Mine Fields (Gast)
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Anfänger schrieb:
> Warum sind 1 Mhz zu hoch für 1 MSPS ?

Nyquist-Theorem.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Mit einer Rechenleistung von 40 MIPS willst du 1 MSample verarbeiten 
koennen ? Eher nicht.

Autor: Anfänger (Gast)
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MIPs steht doch für Million Instructions per Second ?

Wärs villeicht klüger man nimmt nen ganz normalen schnellen AD Wandler 
und koppelt den an den Mikrocontroller ?

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Anfänger schrieb:
> MIPs steht doch für Million Instructions per Second ?
>
>
>
> Wärs villeicht klüger man nimmt nen ganz normalen schnellen AD Wandler
>
> und koppelt den an den Mikrocontroller ?

Das must du uns jetzt mal genauer erklären.

was für einen Unterschied macht es ob der AD Wandler im Prozessor sitzt 
oder extern?

Meines Wissens muss der Prozessor eben 1Millionen Daten aus dem ADW pro 
Sek. verarbeiten. Bei 40 MHz Takt schon eine sportliche Herausforderung.

Vermutlich hat der Prozessor für sonst garnichts mehr Rechenleistung 
übrig, falls er das überhaupt bewältigt.

Vielleicht solltest du dir erst mal im klaren werden welche 
Anforderungen an dein Messproblem sinnvoll sind. Gegebenfalls sich mal 
vor Ort mit jemanden unterhalten der sich damit auskennt, und vor allen 
mal sämtliche Fakten auf den Tisch legen. Dies Glaskugelmethotik führ 
nämlich meistens nicht zum Ziel und trägt nur zur Verwirrung , maximal 
zur allgemeinen Erheiterung bei.

Eine Stromänderung von 100Amp im Nanosekundenbereich ist mir bislang 
noch nicht untergekommen. Ist das nicht vollkommen an der Realität 
vorbei? Oder bist du Praktikant in einen Kernforschungsprojekt?


Ralph Berres

Autor: Da (Gast)
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liegt einer auf einer falschen Fährte: 100 A im Nanaosekunden- Bereich 
messen.....?

Was soll denn das sein ????

Autor: Anfänger (Gast)
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ich will ne einstellbare Strombegrenzung bauen^^

Mein Gedanke war halt, dass ein einzelner AD Wandler die Aufgabe doch 
theoretisch auch gebacken kriegen würde oder ?

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Anfänger schrieb:
> Mein Gedanke war halt, dass ein einzelner AD Wandler die Aufgabe doch
>
> theoretisch auch gebacken kriegen würde oder ?

Der Mikroprozessor muss aber die vom ADW gewonnenen Daten weiter 
verarbeiten. und wenn nun mal der ADW 1 Millionen/Sek 8bit oder gar 12 
Bit Daten liefert, muss der Prozessor diese auch 1 Millionen/sek in 
Empfang nehmen, und die ganzen Bits auseinander wuseln. Er kann sie 
natürlich auch in ein WOM schieben. ( Wom steht für write only Memory ).

Ralph Berres

Autor: Tobias W. (hacker-tobi)
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Ne Strombegrenzung über nen AD und nen Mikrocontroller? Sorry, aber 
sowas baut man in der Regel analog auf, und gibt dann die Sollwerte per 
yC vor, denn selbst ein schneller yC ist einer guten analogregelung in 
Punkto Regelgeschwindigkeit unterlegen.

Jetzt gib uns doch mal konkrete Hinweise:

-In was für einer Schaltung soll das Ding betrieben werden?
-Welche Ströme fließen, und wier schnell muss die Regelung arbeiten 
können?
-Welche Betriebsspannungen stehen für die OPVs zur Verfügung und wie 
hoch ist die Spannung am Shunt?

Nen Schaltplan wär nicht schlecht...

gruß

tobi

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