Hallo! Für ein kleines Messinterface Typ Labjack U3-LV habe ich eine kleine Verstärkerschaltung gebaut, die theoretisch um den Faktor 11 verstärken sollte. Mit einer 1,2V Batterie und einem Spindeltrimmer erzeuge ich kleine Spannungen und messe, was die Schaltung daraus macht. Der OP wird selber von einem einstellbaren Netzteil mit etwa 5V Spannung versorgt. Diese verstärkt aber nicht linear: (Spannungsangaben in mV) V_in V_out Verstärkung 100,01 1078 10,78 50,06 531,5 10,62 10,02 92,71 9,25 5,17 39,2 7,58 4,11 27,63 6,72 0,99 0,05 ??? Ist das ein "Bug" oder eher ein "Feature"? Liegt es am OP-Typ oder an der Schaltung?
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> Liegt es am OP-Typ oder an der Schaltung?
Es liegt an der Offsetspannung des OPV. Die Verstärkung ist immer 11.
Schau DIr im Datenblatt des Operationsverstärker an, in welchem Bereich die Eingangsspannung liegen muss. Dazu kommt auch, dass der Ausgang nicht den vollen Bereich der Spannungsversorgung liefern kann. Du brauchst für diese Anwendung eine positive und eine negative Spannungsversorgung, so dass weder Eingangsspannung noch Ausgangsspannung an diese Grenzen stoßen. Pi mal Daumen sollte die Versorgungsspannung mindestens 2 Volt über der höchsten Signalspannung liegen und mindestens 2 Volt unter der niedrigsten Signalspannung liegen. Das ist natürlich bei jedem OP-Amp anders, aber als Faustregel reicht es.
Hallo Ihr drei! Ich habe eine Offsetspannung von 2mV laut Datenblatt. Was ich damit machen soll, weiß ich nicht, dafür fehlen mir die Detailkenntnisse beim OP-Verstärker. Eingangseitig und ausgangseitig liege ich weit über 2V unter der Betriebsspannung des OP-Verstärkers (siehe auch Tabelle oben). Mir fehlt allerdings die negative Signalspannung von vielleicht -2V, die Stefan Frings erwähnt. Ich verstärke ja nur positive kleine Gleichspannungspegel. Wie kann ich das Problem heilen, um auf eine konstante Verstärkung von Eingangspegeln von 0-300mV zu kommen?
Der Ausgang des OpAmp kann die negative Speisung nicht ganz erreichen, da fehlen ein paar mV.
Im Datenblatt stehen die richtigen Grenzwerte: Input Voltage Range: 0 - (V+ -1,5V) Bei 5V Spannungsversorgung also 0 bis 3,5 Volt. Dass der Chip bis 0 Volt runter geht, ist eine besondere Eigenschaft. Leider habe ich im Datenblatt keine ANgabe zu "Output Voltage Range" gefunden. Am Schaltplan des Innenlebens kann ich allerding ablesen, dass der Bereich etwa 0,1 bis 3 Volt umfasst. Der Ausgang wird keinesfalls unter 0,7 Volt kommen können. Bei deiner Messung siehst Du quasi zufällige Werte unterhalb von 0,7 Volt nur deswegen, weil am Ausgang R5 und R6 hängen. Wie gesagt: Du brauchst eine symmetrische Spannungsversorgung.
Eine Erklärung zum Offset: Der OP-Amp verstärkt ja die Differenz zwischen den beiden Eingängen. Das wäre bei 0 Volt Offset so. Tatsächlich hat aber jeder OP-Amp einen Offset, der in der Regel auch ein Wenig von der Temperatur abhängt. Die Angabe 2mV besagt, dass der Offset maximal 2mV beträgt. Dass heisst, du musst damit rechnen, dass der OP-Amp Eingangsseitig +/- 2mV Messfehler hat. Multipliziert mit der Verstärkung bekommst Du Ausgangsseitig einen Fehler von bis zu 22mV. Also bei 200mV Eingangsspannung müsste der Ausgang im Idealfall 2,2 Voltliefern. Unter Berücksichtigung des Offsets musst Du aber mit Werten im Bereich 178 - 222 mV rechnen. Es gibt OP-Amps mit Eingängen zur Kompensation des Offsets, da schließt man dann ein Trimmpoti am. Der µA741 ist zum Beispiel so einer.
Hallo Stefan! Ich glaube, es verstanden zu haben. Ich behandele den Offset wie einen absoluten Meßfehler. Bei einem Verstärkungsfaktor von 11 wie in meiner Schaltung ergibt daß einen maximalen Messfehler von 2mV * 11 = 22mV Das heißt, meine 200mV Eingangsspannung werden verstärkt zu Werten von 200mV * 11 =2200mV Unter Berücksichtigung des Meßfehlers sehe ich dann aber Werte von 2178 bis 2222mV, aber keine 178-222mV wie Du schriebst. Leider geht mein aktueler Meßbereich nur bis 20mV, da machen 2mV schon 10% Messfehler aus. Ich werde mir einen "Edel-OP-amp" in rail-to-rail-Ausführung kaufen, und dann berichten... Danke. Martin
try schrieb: > Ich werde mir einen "Edel-OP-amp" in rail-to-rail-Ausführung kaufen, und > dann berichten... Oder du denkst über dein Messprinzip nach. Wenn du aufwechselnd den Offset und dein Signal misst, kannst du das auch rechnerisch korrigieren. Ein bisschen Abstand zur 0, der dann auch gleich dein Aussteuerproblem löst, kannst du dann gleich mit einbauen.
> Ich werde mir einen "Edel-OP-amp" in > rail-to-rail-Ausführung kaufen, und dann berichten... Der übliche bessere LM358 war der LT1013. Nicht Rail-To-Rail, aber eben wie der LM358. Rail-To-Rail: AD8551 (1uV) LTC1250 (5uV chopperstabilisiert) AD8622 (10uV) AD8671 (20uV) OPA188 (25uV) LT1078 (35uV, 0.3mV max) AD820 (100uV, 1.2mV max) TS507 (100uV),
Damit der Ausgang näher an Null kommt, hilft beim LM358 oft ein Belastungswiderstand am Ausgang. Aber auf genau Null kommen auch Rail-to-rail OPs nicht. Eine einfache Negativversorgung (drei Bauteile) geht mit dem ICL7660. Der macht aus +5V etwa -4,5V bei max. 10 mA.
Christoph Kessler (db1uq) schrieb: > Eine einfache Negativversorgung (drei Bauteile) geht mit dem ICL7660. > Der macht aus +5V etwa -4,5V bei max. 10 mA. Produziert aber hässliche Spikes auf der Ausgangsspannung. Ob die der 358 ausregeln kann? Evt. noch eine kleine Induktivität in Reihe.
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