Hallo, unter anderem sind hier CMRR und NMRR erklärt:
http://www.ni.com/tutorial/3296/en/ ganz gut erklärt.
Für CMRR und NMRR findet man ja in den Handbüchern zu Multimetern
entsprechende Werte. Wie kann ich aber im realen Leben die
resultierenden Werte messen? Also wie messe ich die entsprechenden
Störungen?
Hier ein Auszug aus der Wiki:
"Bei Operationsverstärkern sind CMRR-Werte bis zu 130 dB üblich. Das
bedeutet, dass sich in oben abgebildeter Schaltung bei einer
Gleichtaktspannung von Ue = 30 V die Ausgangsspannung nur um Ua = 10 µV
ändert."
Wie kommt man auf Ue?
FrageZeichen
@ FrageZeichen (Gast)
>Gleichtaktspannung von Ue = 30 V die Ausgangsspannung nur um Ua = 10 µV>ändert.">Wie kommt man auf Ue?
Eine willkürlich gewählte Zahl. Man hätte auch sagen können, dass bei
27,453456V Eingangsspannung noch 8,6815450603215554582341015970768 µV
Ausgangsspannung rauskommen. Ist das besser? ;-)
Die Antwort ist jetzt inhaltlich korrekt aber ansonsten nicht das was
ich gemeint habe. Mir geht es darum festzustellen, wie es tatsächlich
ist und nicht wie es wäre. Wenn ich Signale von DC 100mV habe, dann
brauche ich ja nicht von 30V ausgehen. Sondern mich interessiert wie
verrauscht das Signal ist und wie dann die CMRR und NMRR-Werte sich in
entsprechende Volt-Angaben umrechnen lassen.
FrageZeichen schrieb:> Die Antwort ist jetzt inhaltlich korrekt aber ansonsten> nicht das was ich gemeint habe.
Dann hättest Du vielleicht das fragen sollen, was Du gemeint
hast. (Ich hätte genauso wie Falk geantwortet.)
> Mir geht es darum festzustellen, wie es tatsächlich ist und> nicht wie es wäre. Wenn ich Signale von DC 100mV habe, dann> brauche ich ja nicht von 30V ausgehen.
Du hast aber schon verstanden, dass CMRR ein Verhältnis ist?
Nämlich das Verhältnis der Ausgangsspannung zur sie verursachenden
Gleichtakt-Eingangsspanung?
130dB ist über zwei Fäuste ein Dreimillionstel.
30V Ue zu 10µV Ua ist ungefähr Eins zu drei Millionen.
0.1V zu ??? ist ungefähr Eins zu drei Millionen?
Diese beiden Werte haben mit Rauschen gar nichts zu schaffen. Und mit
dem Multimeter ebenso nicht. Der CMRR besagt die Unterdrueckung des
Common Modes. Wie stark drueckt die speisung auf den Ausgang durch.
Dabei sollte beachtet werden, dass der CMRR keine Zahl sondern eine
Funktion der Frequenz ist.
Ok. Natürlich weiß ich, dass das ein Verhältnis ist. Im Handbuch steht
z.B. 80dB bei 50 Hz. Was bedeutet das denn nun konkret, wenn das Gerät
mit 230V AC betrieben wird?
Das bedeutet dass 50Hz auf der Speisung mit -80dB durchdruecken. Das
bedeutet zB im Falle eines defekten Siebkondensers des Netzteils, der
sagen wir 1Vpp (allerdings 100Hz) auf der Speisung des OpAmps macht, mit
-80dB = 0.1mVpp durchdruecken. Auf den Eingang bezogen. Falls der OpAmp
nun bei einer Verstaerkung von 100 laeuft, so erscheinen 10mV am
Ausgang, auf dem signal drauf.
So, noch eine Frage. Angenommen ich habe zehn exakt gleiche Widerstände
in Reihe an ein Netzteil angeschlossen. Die Spannungsversorgung ist
super-stabil und das Messgerät hätte einen idealen unendlich hohen
Eingangswiderstand. Der Spannungsabfall ist exakt 1V über jeden
Widerstand. So nun messe ich einmal die Spannung über den Widerstand,
dessen Pin an Masse angeschlossen ist. Der Minuseingang des Messgerätes
ist dann auch mit Masse verbunden. Nun "arbeite" ich mich hoch bis zum
letzten Widerstand, dessen Anschluss direkt mit dem Plus-Pol der
Spannungsversorgung verbunden ist. Dort hängt dann bei der letzten
Messung logischerweise auch der Plus-Eingang des Messgerätes dran.
So, was kann ich bei diesen zehn Einzelmessungen für einen CMRR-Wert von
80 dB als Fehler erwarten? Vom ersten zum zweiten Widerstand ändert sich
ja die Spannung an beiden Eingängen des Messgerätes um 1V. Beim dritten
Widerstand haben beide Eingänge 2V mehr usw. Müsste dann nicht gegenüber
der ersten Messung (ein Bein des Widerstandes an Masse) bis zur letzten
Messung der Fehler größer werden?
Das Messgeraet is ein Beispiel. Dort sollte das Messgeraet immer das
selbe anzeigen. Ich wuerd jetzt erwarten, dass der Messteil eine
Messgeraetes erdfrei ist, also keinen Commonmode hat.
Hallo Dampfnilp, kein Problem wegen des PSRR. Habe mir sowas schon
gedacht, da es in den Tutorials auch erwähnt wird.
Zurück zu meiner Reihenschaltung. Dass Messgerät wird geerdet. Und eine
Angabe zum CMRR gibt es ja im Handbuch.
FrageZeichen schrieb:> So, noch eine Frage. Angenommen ich habe zehn exakt gleiche Widerstände> in Reihe an ein Netzteil angeschlossen. Die Spannungsversorgung ist> super-stabil und das Messgerät hätte einen idealen unendlich hohen> Eingangswiderstand. Der Spannungsabfall ist exakt 1V über jeden> Widerstand. So nun messe ich einmal die Spannung über den Widerstand,> dessen Pin an Masse angeschlossen ist. Der Minuseingang des Messgerätes> ist dann auch mit Masse verbunden. Nun "arbeite" ich mich hoch bis zum> letzten Widerstand, dessen Anschluss direkt mit dem Plus-Pol der> Spannungsversorgung verbunden ist. Dort hängt dann bei der letzten> Messung logischerweise auch der Plus-Eingang des Messgerätes dran.
eine kleine Skizze macht die Dinge manchmal klarer als tausend Worte...
FrageZeichen schrieb:> So, was kann ich bei diesen zehn Einzelmessungen für einen CMRR-Wert von> 80 dB als Fehler erwarten?
Bei der ersten Messung ist die Differenzspannung 1V, die Common Mode
Spannung 0,5V.
Bei der zweiten Messung ist die Differenzspannung 2V, die Common Mode
Spannung 1V.
.....
Eingangsspannung und Common Mode Spannung steigen also proportional
zueinander, und die Common Mode Spannung ist immer halb so groß wie die
Differenzspannung. Du kannst rechnerisch einen Common Mode Fehler
bestimmen. Der absolute Fehler wird in deiner Messreihe ansteigen. Der
relative Common Mode Fehler (bezogen auf die Differenzspannung) wird
gleich bleiben und genau den Wert -80dB haben. Die CMRR wird praktisch
nur dann relevant, wenn die Gleichtaktspannung deutlich größer als die
Differenzspannung ist.
Dampfnilp schrieb:> Ich wuerd jetzt erwarten, dass der Messteil eine> Messgeraetes erdfrei ist, also keinen Commonmode hat.
Das ist ein wichtiger Punkt. Bei einem Differenzverstärker, der einen
massebezogenen Ausgang treiben muss, ist die Betrachtung des
Gleichtaktsignals eindeutig und in vielen Anwendungen auch wichtig.
Bei einem wirklich potentialfreien Messgerät (batteriebetriebenes
Handmultimeter), welches nur zwei Eingangsbuchsen besitzt, kann man die
Eingangsspannungen nicht auf eine externe Masse beziehen. Die
Gleichtaktspannung bezogen auf den Minus-Eingang ist dort immer gleich
der Hälfte der Differenzspannung (genau wie in Fragezeichens Messreihe)
und damit höchstens theoretisch interessant, in der Praxis ist sie
vernachlässigbar.
Bei netzbetriebenen Multimetern kann man die Gleichtaktspannung relativ
zu PE beziehen. Dann kommt man wieder zu Situationen, bei denen eine
kleine Differenzspannung einer großen Gleichtaktspannung
gegenüberstehen, und dann kann der Gleichtaktfehler intressant werden.
Ach so. Und der Gleichtaktbezug kommt durch die Erdung des Messgeräts am
unteren Fußpunkt der Spannungsteilerkette.
Na dann ist bei der ersten Messung die Gleichtaktspannung 0,5V und der
Gleichtaktfehler 80dB kleiner. Bei der letzten Messung 9,5V und der
Gleichtaktfehler wieder -80dB bezogen auf 9,5V.
80dB entsprechen einem Faktor 10000, lässt sich also leicht ausrechnen.
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