Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltung verstehen.


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von Gera (Gast)


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Hallo,

ich will mir ein Miliohm Meter bauen. Dafür hab ich mich etwas nach 
einer passenden Verstärkerschaltung um geguckt. Dabei bin ich auf die 
Schaltung mit einem AD8228 gestoßen (Datenblatt im Anhang). In diesem 
Datenblatt auf Seite 19 (Figure 50. Driving a Differential ADC) ist eine 
Schaltung abgebildet, welch ich gerne verstehen würde.

Wenn die Spannungsref. 5V ausgibt, dann liegen am AD8641 2,5V am 
positiven Eingang. (Spannungsteiler)

Sagen wir mal, am Eingang des AD8228 liegen 0,1V an, er verstärkt mit 10 
dann liegen am Ausgang 1V. Von diesem Ausgang geht es dann zu einem 
Invertierenden Verstärker mit einer Verstärkung von 0dB. dh. die 
Ausgangsspannung des AD8641 ist -1V

Stimmt meine Erklärung soweit?

Und dann: Was genau macht der REF Pin des AD8228?

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Gera schrieb:
> Und dann: Was genau macht der REF Pin des AD8228?

Ziehen wir diese Frage vor, denn die Antwort ist ist wichtig für deine
andere Frage.

Mit dem REF-Anschluss wir das Bezugspotential des Ausgangsignals des
Inamp festgelegt. Ist A die Verstärkung und Uref1 die Spannung am
REF-Anschluss des Inamp, dann ist dessen Ausgangsspannung

  Ua = A·(Uin+ - Uin-) + Uref1

Meist wird der REF-Anschluss einfach auf GND gelegt, so dass man am
Ausgang die verstärkte Differenzspannung ohne Offset erhält.

In dieser Schaltung wird aber Uref durch den Opamp AD8641 variabel so
eingestellt, dass der Mittelwert aus Ua und Uref immer gleich der halben
Ausgangsspannug Uref0 des ADR435 ist, d.h.

  Ua    = Uref0/2 + A·(Uin+ - Uin-)/2
  Uref1 = Uref0/2 - A·(Uin+ - Uin-)/2

Da Uref0 gleichzeitig die Referenzspannung für den ADC ist, liegen
dessen Eingangssignale symmetrisch, d.h. IN- ist gleichweit vom unteren
Messbereichsende (GND) entfernt wie IN+ vom oberen (Uref0), so dass der
Messbereich des ADC optimal ausgenutzt wird.

: Bearbeitet durch Moderator
von Gera (Gast)


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Verstehe, dh wenn vor dem Inamp 10mV liegen und A = 10 ist, liegen am 
positiven ADC Eingang 2,6V und am negativen 2,4V an. Und wenn ich das nu 
beim ADC abfrage, sagt er mir 0,1V.

Dh. auch, dass jeweils zwei 10k Widerstände genau aufeinander abgestimmt 
werden sollte, da es ja sonst nicht 2,5V gäbe?

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Gera schrieb:
> Verstehe, dh wenn vor dem Inamp 10mV liegen und A = 10 ist, liegen am
> positiven ADC Eingang 2,6V und am negativen 2,4V an.

Die Differenz der beiden Signale ist 0,1V, also sind die beiden
Spannungspegel 2,55V und 2,45V.

> Und wenn ich das nu beim ADC abfrage, sagt er mir 0,1V.

Genau.


Gera schrieb:
> Dh. auch, dass jeweils zwei 10k Widerstände genau aufeinander abgestimmt
> werden sollte, da es ja sonst nicht 2,5V gäbe?

Wenn die 2,5V bzw. Uref0/2 nicht genau stimmen, ist das nicht schlimm,
da für die Genauigkeit des Resultats ja nur die Differenzspannung
maßgeblich ist, und die hängt nicht von den 10kΩ-Widerständen ab. Wenn
im obigen Beispiel die Mittenspannung 2,6V statt 2,5V ist, dann sind die
Eingangspannungen am ADC eben 2,65V und 2,55V, deren Differenz ist aber
immer noch 0,10V.

von MaWin (Gast)


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Gera schrieb:
> Was genau macht der REF Pin des AD8228?

Er sagt, welche Spannung der Ausgang haben soll, wenn die beiden 
Eingänge IN- und In+ dieselbe Spannung haben, also eine 
Spannungsdifferenz von 0 messen.

Er erlaubt es also deinen Nullpunkt der Ausgangsspannung festzulegen.

Gera schrieb:
> am Eingang des AD8228 liegen 0,1V an

Der AD8228 hat nich einen Eingang sondern zwei, am Eingang ist also 
Blödsinn, du könntest schreiben "an den Eingängen des AD8228 liegt eine 
Differenzspannung von 0.1V an"

Gera schrieb:
> Driving a Differential ADC

Das ist eine absolute Sonderschaltung für ein ADC den du sicher nicht 
hast, was willst du also mit der Schaltung ?

Ja, man kann die ganze Ausgangsspannung 
(=Verstärkung*Eingangspannungsdifferenz) so halbieren, daß eine Hälfte 
der Spannung über 0V und eine Hälte davon unter 0V erscheint (auch wenn 
die 0V irgendwelche virtuellen 0V sind, hier die Referenzspannung des 
A/D-Wandlers).

Ein Millivoltemter kann man auch so aufbauen:
Ein 4-Draht Milliohmmeter lässt sich mit einem 200mV Panelmeter so 
aufbauen:
<pre>
  +-----+-------------+---------+   +----+       +--------+
  |     |             |          \ /     | +     |        | +
  |     R1            |          Rx    200mV-Panelmeter  9V Batterie
  |     |     0.1V    |          / \     | -     |        | -
  |     +--R2--+-----|+\        |   +----+       +--------+
+ |     |      |     |  >--+---|I NMOSFET
 9V     |      |  +--|-/   |    |S
- |     |      |  |   |   Cx    |
  |    Ref    R3  +---(----+-Rx-+
  |     |      |      |         |
  |     |      |      |         Rs (0.1/1/10 Ohm je nach Messbereich)
  |     |      |      |         |
  +-----+------+------+---------+
</pre>
je nach Genauigkeit benutzt man dann eine Referenz wie REF5025, einen 
OpAmp wie OPA192, einen LogicLevel NMOSFET wie IRLZ34 und einen 0.1% 
Shunt Rs, verwendet man eine 9V Spannungsquelle geht auch ein normaler 
MOSFET wie BUZ10 und mit Rx/Cx stellt man die Schaltung so ein daß sie 
nicht schwingt, z.B. 10nF/10k.

 http://www.mikrocontroller.net/attachment/230259/Isabellenhuette_A25.pdf

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
da du keine Randbedingungen zu dem ganzen Projekt angibst, stellt sich 
die Frage, warum das ganze so kompliziert werden soll.

Es stellt sich auch die Frage, ob der IC die richtigen Eigenschaften 
hat.
Bei einem Milliohmmeter hat man kleine Messpannungen. Da könne einige 
10uV Offset schon lästig sein. Auch die Drift ist nicht so winzig, dafür 
braucht es keinen hochohmigen Eingang.

Evtl. kann man das ganze Konzept so machen, dass  man mit normalen OPV 
auskommt. Der sollte dann möglichsz keinen messbaren Offset/Drift haben.
Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User
von Gera (Gast)


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MaWin schrieb:
> Das ist eine absolute Sonderschaltung für ein ADC den du sicher nicht
> hast, was willst du also mit der Schaltung ?

Warum so unfreundlich? Es geht mir lediglich darum zu verstehen wie die 
Schaltung funktioniert.

MaWin schrieb:
> Ein Millivoltemter kann man auch so aufbauen:

Das MilliOHMmeter habe ich mir schon überlegt. Mir fehlt der Teil um es 
einzulesen ... daher meine Frage zur Schaltung.

U. M. schrieb:
> da du keine Randbedingungen zu dem ganzen Projekt angibst, stellt sich
> die Frage, warum das ganze so kompliziert werden soll.

Weil ich was bei lernen will...

U. M. schrieb:
> Es stellt sich auch die Frage, ob der IC die richtigen Eigenschaften
> hat.
> Bei einem Milliohmmeter hat man kleine Messpannungen. Da könne einige
> 10uV Offset schon lästig sein. Auch die Drift ist nicht so winzig, dafür
> braucht es keinen hochohmigen Eingang.
>
> Evtl. kann man das ganze Konzept so machen, dass  man mit normalen OPV
> auskommt. Der sollte dann möglichsz keinen messbaren Offset/Drift haben.

Schlag doch mal einen besseren InstAmp vor.

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Gera schrieb:
> U. M. schrieb:
>> da du keine Randbedingungen zu dem ganzen Projekt angibst, stellt sich
>> die Frage, warum das ganze so kompliziert werden soll.
>
> Weil ich was bei lernen will...
Aha?
Ich habe mein ganzes Leben zu lernen versucht, wie man Sachen möglichst 
einfach und geringstem Aufwand realisiert.

> U. M. schrieb:
>> Es stellt sich auch die Frage, ob der IC die richtigen Eigenschaften
>> hat.
>> Bei einem Milliohmmeter hat man kleine Messpannungen. Da könne einige
>> 10uV Offset schon lästig sein. Auch die Drift ist nicht so winzig, dafür
>> braucht es keinen hochohmigen Eingang.
>>
>> Evtl. kann man das ganze Konzept so machen, dass  man mit normalen OPV
>> auskommt. Der sollte dann möglichsz keinen messbaren Offset/Drift haben.
>
> Schlag doch mal einen besseren InstAmp vor.
Warum soll es denn unbedingt ein Instumentverstärker sein?
Wenn man die Schaltungsmasse auf die negative Sensleitung legt, reicht 
auch ein normaler OPV.
Gruß Öletronika

von Gera (Gast)


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Welchen OpAmp würdest du den vorschlagen?

Ich will den InAmp nutzen um mal ein paar Erfahrungen damit zu sammeln.

von Gera (Gast)


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Habe es mal versucht mit einem LTC2053 aufzubauen in LTSpice. Leider 
klappt die Simulation nicht wie erwartet. Wo ist der Fehler? Die 
Differenz bleibt bei allen Verstärkungen bei um die 50uV

Die Verstärkung habe ich wie im Datenblatt Figure1 eingestellt.

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Um den LTC2053 zu enabeln, muss /E auf die negative Versorgungsspannung
heruntergezogen werden. Außerdem ist die Verstärkung von 1000 zu hoch.
Bei 10mV Eingangsdifferenzspannung müsste

  DIFF+ = 2,5V + 1000·10mV/2 = +7,5V

sein, was aber oberhalb der positiven Versorgungsspannung liegt.

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