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?
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?
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.
Messverstaerker.GIF
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