Hallo Ihr, könnt Ihr mir helfen ? Ich habe einen Sensor, der Sauerstoff messen soll. In der Umgebungsluft gibt er 10 mV ab. Bei 100 % O2 erzeugt er 47 mV. Ich benötige nun eine Schaltung für einen Vorverstärker, der mir das Ganze um den Faktor 10 auf 1 V - 4.7 V möglichst genau und linear verstärkt. Hat jemand eine Idee oder eine Vorschlag ? Ich würde mich sehr über Eure Hilfe freuen. Viele Grüße !
ich schrieb: > Bitteschön! :-) Wieso zwei Elektrometerverstärker mit V=10 hintereinander und nicht direkt einen Elektrometerverstärker mit V=100?
Michael Köhler schrieb: > ich schrieb: >> Bitteschön! :-) > > Wieso zwei Elektrometerverstärker mit V=10 hintereinander und nicht > direkt einen Elektrometerverstärker mit V=100? Kann man auch machen, da es hier um Gleichspannung geht. Da ist die Bandbreite des Operationsverstärkers ziemlich egal. Hast recht. Dann nur eine Stufe und der 9k-Widerstand wird zu 99k. Einverstanden? :-)
Verstärkungen, in der gewünschten Größenordnung, werden üblicherweise auf mehrere Verstärker verteilt. Hier also 10*10. Wie bereits gesagt geht es um unnötig hohe Widerstandswerte bzw. deren Rauschen. Es spricht aber nichts dagegen einen Zweifach-Op zu verwenden.
ich schrieb: > Kann man auch machen, da es hier um Gleichspannung geht Ich wage mal zu behaupten, dass man das auch bis 100 kHz locker mit einem OPV (natürlich einen passenden) hin bekommt. V=100 ist ja nun nicht die Welt und nen OPV mit passender Unity-Gain-Bandwith sollte da noch problemlos zu bekommen sein. Ist halt eine Frage wie man Gleichspannung definiert.
Michael Köhler schrieb: > Ist halt eine Frage wie man Gleichspannung definiert. Naja, ein Sauerstoffsensor wird ja wohl seine Werte nicht schneller als 100kHz verändern, oder? ;-) Ich verteile die Verstärkungen lieber, aber mit einer Stufe gehts in diesem Falle schon. Wobei ein Doppel-OPV auch kein Problem darstellt...
ich schrieb: > Wobei ein Doppel-OPV auch kein Problem darstellt... Ja, das ist wohl wahr. Kommt halt drauf an was man in der Schublade hat. Extra 2 OPVs verbauen würd ich auch nicht, wenn mans grad übrig (z.B. LM1458) hat kann man drüber nachdenken 2 Widerstände extra springen zu lassen und den zweiten OPV auch zu benutzen. Geht halt nach gutdünken in diesem Fall sag ich mal.
Oh, vielen lieben Dank ! lächelglücklich Ich werde mich mal gleich am Wochenende hinsetzen !
@ich: Erklärst Du mir, wie Du auf diese Schaltung gekommen bist und wie Du das berechnet hast, so dass Frau schlauer wird ? :: ;) DAAANKE ! :)
ich schrieb: > Dann nur eine Stufe und der 9k-Widerstand wird zu 99k. Einverstanden? Amateur schrieb: > Wie bereits gesagt geht es um unnötig hohe Widerstandswerte bzw. deren > Rauschen. Man könnte auch einfach 9,9k und 100 Ohm nehmen, dann erübrigt sich das Problem der hohen Widerstandswerte. Gleichzeitig erhält man dadurch ein Eingangsrauschen, welches niedriger als das der Zweistufigen Schaltung ist. Wenn das Thema Rauschen ein Problem ist, und man nicht so hohe Verstärkungen in einer Stufe haben will, wäre 10*10 sowieso die schlechteste Lösung. Dann lieber aufteilen in 50*2 oder so. LG Christian
>Man könnte auch einfach 9,9k und 100 Ohm nehmen, dann erübrigt sich das
Würde ich nicht machen.
Unnötig niedrige Widerstände bewirken unnötig große Ströme.
Ist aber nicht schlecht, wenn Du das Teil am Nordpol eisfrei halten
musst und der OP dabei nicht hechelt.
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Maren schrieb: > @ich: Erklärst Du mir, wie Du auf diese Schaltung gekommen bist und wie > Du das berechnet hast, so dass Frau schlauer wird ? :: ;) > > DAAANKE ! :) Google mal nach "Nicht-invertierender Verstärker" oder auch nach "Elektrometerverstärker". Diese OPV-Schaltung weißt eine Verstärkung von
auf. Und damit das ein wenig bildlicher wird welcher Widerstand gemeint ist hier die Formel für die Schaltung im Anhang
Maren schrieb: > @ich: Erklärst Du mir, wie Du auf diese Schaltung gekommen bist > und wie > Du das berechnet hast, so dass Frau schlauer wird ? :: ;) > > DAAANKE ! :) Michael war schneller als ich. Wie er schon schreibt, einfach nichtinvertierende Verstärker mit jeweils Verstärkungsfaktor 10, und davon zwei in Reihe, ergibt 10*10 = 100. Vielleicht noch einen Hinweis: Du solltest sogenannte "rail to rail"-Verstärker verwenden, damit du (vor allem unten bei 10mV) an die Grenzen gehen kannst. Die "normalen" Operationsverstärker erlauben nicht, bis 0V und +V zu gehen, sondern meinetwegen nur von 0,3V bis 4,7V (bei 5V Speisung). @michael: Danke!
Amateur schrieb: > Würde ich nicht machen. > Unnötig niedrige Widerstände bewirken unnötig große Ströme. > Ist aber nicht schlecht, wenn Du das Teil am Nordpol eisfrei halten > musst und der OP dabei nicht hechelt. Ja, 10 kOhm und maximal 4.7 V gibt auch nen riesigen Strom bei dem sogar ein Kernkraftwerk ins wanken gerät...ja ne, is klar...
Amateur schrieb: > Würde ich nicht machen. > Unnötig niedrige Widerstände bewirken unnötig große Ströme. > Ist aber nicht schlecht, wenn Du das Teil am Nordpol eisfrei halten > musst und der OP dabei nicht hechelt. Hä? Am Ausgang des OPVs sind insgesamt 10k bei meiner Variante. In der 10*10 Konfiguration sind zwei OPVs mit jeweils 10k Am Ausgang. Meine Variante verbraucht also nur die Hälfte der Energie. Selbst beim Vergleich der Varianten 9,9k/100 und 99k/1k ergibt sich lediglich ein Unterschied von 450µA (ich habe mit 5V am Ausgang gerechnet) und das bei einem Stromverbrauch des LTC6244 von 6,25mA typ. Amateur schrieb: > Es spricht aber nichts dagegen einen Zweifach-Op zu verwenden. Jetzt spricht scheinbar doch der höhere Stromverbrauch eine Rolle zu spielen. Mir scheint es so, dass du jetzt nach Ausreden suchst, nachdem du die Schaltung empfohlen hast, welche die schlechteste aller Lösungen darstellt. LG Christian
Vielen Dank, jetzt habe ich das Prinzip verstanden. Das Thema Rauschen ist sehr wichtig, da es ja für eine Signalverfälschung am Eingang sorgt. Gibt es da eine Optimierungsmöglichkeit, oder ist das Thema bei dem Schaltungsvorschlag nicht das Problem ? Das Rauschen wird doch u.a. von den Widerständen verursacht, oder nicht ?
Das Rauschen wird u.a. von den Widerständen verursacht aber ich denke nicht, dass das bei dir ein Thema ist. Soo stark rauschen Widerstände dann auch wieder nicht.
Viel wichtiger als das Rauschen der Widerstaende ist das man einen OP aussucht der eine niederige Offsetspannung hat. Sonst mist man nur die Offsetspannung des OPs aber nicht das Signal.
Helmut Lenzen schrieb: > Viel wichtiger als das Rauschen der Widerstaende ist das man einen OP > aussucht der eine niederige Offsetspannung hat. Sonst mist man nur die > Offsetspannung des OPs aber nicht das Signal. Bei dem mickrigen Krams würd ich ja fast Chopperverstärker nehmen.
Zumindest das hochfrequente Rauschen könnte man mit einem Kondensator in der Gegenkopplung mindern. Ich würde auch die einstufige Variante bevorzugen. Unglaublich, wie hier plötzlich Silbertablettlösungen auftauchen, wenn der Name des TOs weiblich ist ... Gruß Jobst
>Man könnte auch einfach 9,9k und 100 Ohm nehmen, dann erübrigt sich das >Problem der hohen Widerstandswerte. Gleichzeitig erhält man dadurch ein >Eingangsrauschen, welches niedriger als das der Zweistufigen Schaltung >ist. Das ist richtig. Man muß aber sicherstellen, daß man über der gesamten Signalbandbreite genügend "open loop gain" hat. Deswegen sind so hohe Einzelverstärkungen oft nur bei Quasi-DC-Betrieb sinnvoll. Außerdem muß man die Signalbandbreite oft noch entsprechend am Eingang begrenzen, damit Störfrequenzen nicht in einen Bereich kommen können, wo unzureichend "open loop gain" vorhanden ist, was der OPamp dann mit Demodulationen und der Erzeugung von unerwünschten Offsetspannungsartefakten quittiert. Deshalb ist eine Aufteilung der Verstärkung und ein zuverlässiges passives Tiefpaßfilter am Eingang der ersten Stufe oft vorzuziehen. Ein anderer Grund, der für die Zweiteilung der Verstärkung spricht, ist die Stabilität der Schaltung. Hochverstärkende Einzelstufen neigen eher zum Schwingen als aufgeteilte Verstärkungen, nicht etwa weil der OPamp dann hinsichtlich von "phase Margin" Überlegungen instabiler wäre, was er nicht ist, sondern weil die Gefahr einer kapazitiven Rückkopplung von Ausgangsspannung auf den Eingang größer wird, weil dann die rückkoppelnde Amplitude größer ist. Auch hier kann das passive Tiefpaßfilter am Eingang (am besten einer jeden Verstärkerstufe) wahre Wunder bewirken, weil mit einem Cap am Eingang natürlich der Rückkopplungsfaktor für kapazitive Rückkopplungen durch die Wirkung des kapazitiven Spannungsteilers dramatisch verkleinert werden kann. >Wenn das Thema Rauschen ein Problem ist, und man nicht so hohe >Verstärkungen in einer Stufe haben will, wäre 10*10 sowieso die >schlechteste Lösung. Dann lieber aufteilen in 50*2 oder so. Da Rauschen geometrisch addiert wird, ist das nicht so kritisch. Nimm an jede Verstärkerstufe hat ein auf den Eingang bezogenes Rauschen von 1µV, dann hätte eine einzige Verstärkung mit Faktor 100 ein Rauschen von 100µV zur Folge und eine zweifache Verstärkung mit je Faktor 10 ein Rauschen von SQRT( (1µV x 10 x 10)^2 + (1µV x 10)^2 ) = 100,5µV Das sind gerade einmal 0,5% bzw. 0,04dB mehr Rauschen. Selbst wenn man am Anfang mit Faktor 5 verstärkern würde und danach noch mal mit Faktor 20, hätte man nur 2% bzw. 0,2dB mehr Rauschen, was in der Regel völlig irrelevant ist.
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