Hallo Elektronik-Freunde!
Ich habe ein schwaches Sensorsignal das im Bereich weniger Millivolt
schwankt.
Nun möchte ich dieses Signal gerne so verstärken, dass es im nächsten
Schritt die Auflösung des A/D Wandlers ideal ausnutzt.
Wenn ich also beispielsweise einen minimalen Wert von 5mV und einen
maximalen Wert von 10mV habe, würde ich gerne das Signal so
verstärken/verändern, dass 5mV = 0V und 10mV = 5V entsprechen.
In diesem Zusammenhang bin ich auf das Thema Instrumentation Amplifier
gestossen, leider kenne ich mich aber schlichtweg zu wenig in der
Thematik aus um unter den Mengen an verschiedenen Modellen hier eine
fundierte Entscheidung zu treffen.
Deshalb hatte ich auf die Erfahrung der Foren-Experten hier gehofft, um
mir einige Hinweise in die richtige Richtung zu geben.
Sind Instrumentation Amplifier überhaupt der richtige Weg?
Wenn ja, worauf muss ich bei der Wahl des entsprechenden ICs besonders
achten bzw. gibt es ein konkretes Modell, das sich für einen solchen
Einsatz bewährt hat?
Herzlichen Dank schon im Voraus für jede Hilfe, ich weiß das sehr zu
schätzen!
Viele Grüße & noch einen schönen Tag!
Markus
Du brauchst einen Operationsverstärker z. B. LM358 mit der Verstärkung
von 500.
Sprich 5mV * 500 = 5V. Man beachte das der LM358 nur bis
Betriebsspannung -1,5V aussteuert. Das heisst eine Versorgung mit 5V ist
zu wenig um deine 5V zu erreichen. Man könnte auch einen OP der TLxxx
Serie nehmen.
Google mal nach "nichtinvertierender Operationsverstärker"
gusto schrieb:> Du brauchst einen Operationsverstärker
Und ein gerüttelt Maß an Erfahrung beim Layout, um so ein winziges
Signal "ideal" zu verstärken....
> z. B. LM358 mit der Verstärkung von 500.
Dann sollte das Sensorsignal aber mit einem Unity-Gain von nur 1MHz aber
keine höhere Frequenz als 2kHz aufweisen...
gusto schrieb:> Google mal nach "nichtinvertierender Operationsverstärker"
Was soll das denn sein? Ein Operationsverstärker hat immer zwei
gleichberechtigte Eingänge (+ & -) und kann beides.
Das Vorzeichen der Verstärkung ist das Resultat der äußeren Beschaltung.
Michel schrieb:> Das Vorzeichen der Verstärkung ist das Resultat der äußeren Beschaltung.
Nein, es kommt nur darauf an, an welchem Eingang das Signal (letztlich)
angeschlossen wird...
So stimmt es allerdings:
Die Verstärkung ist das Resultat der äußeren Beschaltung.
Der Innenwiderstand des Sensors ist auch noch wichtig. Der
Operationsverstärker sollte einen um mehrere Größenordnungen höheren
Eingangswiderstand als die Signalquelle haben. Und das
Gain-Bandbreite-Produkt sollte auch Stimmen (also Größer als
Verstärkung*Abtastfrequenz).
Lothar Miller schrieb:>> Du brauchst einen Operationsverstärker> Und ein gerüttelt Maß an Erfahrung beim Layout, um so ein winziges> Signal "ideal" zu verstärken....
Da du die scheinbar im Gegensatz zu mir hast, wäre ich für einige der
wichtigsten Tipps & Tricks sehr dankbar! ;)
Also tut es ein normaler Operationsverstärker und man braucht keinen
Instrumentation Amplifier ("echter" OP auf deutsch glaube ich)?
>>> Du brauchst einen Operationsverstärker>> Und ein gerüttelt Maß an Erfahrung beim Layout, um so ein winziges>> Signal "ideal" zu verstärken....>Da du die scheinbar im Gegensatz zu mir hast, wäre ich für einige der>wichtigsten Tipps & Tricks sehr dankbar! ;)>Also tut es ein normaler Operationsverstärker und man braucht keinen>Instrumentation Amplifier ("echter" OP auf deutsch glaube ich)?
"ideal" bekommst Du es mit keiner Schaltung und keinem Layout hin -
immer gibt's ABweichungen vom Ideal. Und bei einem LM385 dürfte die
Abweichung vom Ideal im Bereich des Signal selbst liegen. Daselbe bei
den üblichen TL-Teilen.
Nimm einen Instrumentenverstärker, denn bei einem ΔUi=5mV, welches auf
ΔUa=5V verstärkt werden soll, sollte man schon auf sehr kleine Offsets
und deren Driften achten. Auch brauchste Rail-to-Rail, falls der
Verstärker mit nur +5V versorgt werden kann, z.B. INA122 ist glaube ich
recht gut - gibt aber vielleicht auch bessere. Exakt 0 oder 5V wirste am
Ausgang auch nur theoretisch erreichen bei Ra=unendlich. Paar mV in
realen Schaltungen wird es schon weniger als 5V / mehr als 0V sein.
Vielen Dank für die Infos Jens, das hilft mir schon deutlich weiter.
Konkret 0V und 5V sind auch nicht wirklich notwendig, ich will eben nur
eine möglichst gute Ausnutzung der Auflösung des AD-Wandlers erreichen,
so dass auch geringe Unterschiede im Signal erkannt werden können.
Bei den "üblichen Verdächtigen" à la Conrad, Reichelt und co konnte ich
den INA122 zwar bisher nicht finden, aber ich schaue mal weiter.
Falls jemand noch ein alternatives Modell empfehlen kann, immer her
damit :)
Grüße & Danke noch mal an alle und an Jens im speziellen!
Markus
> Falls jemand noch ein alternatives Modell empfehlen kann, immer her> damit :)
Das ist wesentlich schwieriger als du glaubst. Ausserdem kann man dir
eigentlich nicht vernuenftig helfen solange du keine Angaben ueber obere
und untere Grenzfrequenz, Ausgangswiderstand deiner Signalquelle und
notwendigen Rauschabstand machst.
Als Einstieg liess erstmal Opamps for everyone durch.
Olaf
Den Instrumenten Verstärker kann man gut gebrauchen, wenn das Signal als
Differenz mit vorliegt. Wenn das Eingangsignal schon gegen Masse ist,
kann man auch einen einfachen OP nehmen, ggf. auch dem LM358. Der LM358
ist aber nicht Rail-Rail, das stört aber nicht weiter, wenn der Bereich
des ADs nur bis z.B. 2,5 V geht. Eine Rail-Rail Alternative, falls man
bis knapp 5 V gehen will, wären z.B. TS912 oder MCP6002 (oder als
Einfach OP MCP6001).
Bei der hohen Verstärkung (z.B. 500 fach), ist es auch kein Problem
einen kleinen Offset bei nicht invertierenden Verstärker dazu zu
addieren - das geht einfach am nicht invertierenden (+) Eingang über
einen zusätzlichen Widerstand zu einer Ref. Spannung.
