folgende Thematik: Ich habe ADC Eingänge mit 4096 digits und 3,3V Referenz. Die Sensoren werden aus der Referenz versorgt. Sensoren sind NTCs und PTCS, KTY PT100 usw... Mit Anpassung des Vorwiderstandes komme ich nicht auf den vollen ADC Bereich. Um den vollen ADC Bereich auszuschöpfen, habe ich nichtinvertierende OPV mit Offset hinzugebaut. Um Verstärkung und Offset einzustellen benötige ich 3 Widerstände, die ich auch entspr. berechnen kann. Schaltung ist aufgebaut, funktioniert soweit. Rechnerisch und praktisch stellt sich bei den Widerständen 10k, 4,7k und 2,2k derselbe Offset und Verstärkung ein wie wenn ich 1k, 470Ohm und 220Ohm einlöte. Wenn ich die Kennlinie aufnehme "ADC = f(R)" ist sie in beiden Varianten gleich. Nun die Frage: -------------- Sollte man eher die höheren Widerstände oder die niedrigeren nehmen? Vor- Nachteile bzgl. Störeinstrahlung o.ä. bei einer der beiden Varianten?
Zeig doch mal die Schaltung bzw. einen Schaltplan. Daraus sollten sich dann Randbedingungen ableiten lassen. Wie siehts aus mit: - gewünschter Strombedarf - tolerierbares Rauschen - Genauigkeit (u.A. beeinträchtigt durch parasitäre Effekte) - ...
und Selbsterwärmung des Sensors :-) Das Leben ist meist eine unendliche Anreihung von Kompromisseen.
Hallo, > Alex schrieb: > Ich habe ADC Eingänge mit 4096 digits und 3,3V Referenz. > Die Sensoren werden aus der Referenz versorgt. > Sensoren sind NTCs und PTCS, KTY PT100 usw... > > Rechnerisch und praktisch stellt sich bei den Widerständen 10k, 4,7k und > 2,2k derselbe Offset und Verstärkung ein wie wenn ich 1k, 470Ohm und > 220Ohm einlöte. Wenn ich die Kennlinie aufnehme "ADC = f(R)" ist sie in > beiden Varianten gleich. Und alle wissen selbstredend, um welche Schaltungen es sich bei dir handelt! > Nun die Frage: > -------------- > Sollte man eher die höheren Widerstände oder die niedrigeren nehmen? > Vor- Nachteile bzgl. Störeinstrahlung o.ä. bei einer der beiden > Varianten? Beides ist möglich. Ein universelles Kochrezept gibt es nicht, weil die Randbedingungen meist vielfältig sind und oft auch gegensätzliche Effekte verursachen. Zu hochohmig ist oft nachteilig, weil eben Störeinflüsse und das Frequenzverhalten (z.B. zur parasitäre Kapazitäten) schlechter werden. Auch Einfluss von Leckströmen (z.B. durch Feuchte, Verschmutzung) bekommen einen größeren Einfluss. Manchmal ist aber hochohmige Beschaltung aber auch nötig, wenn die Signalquelle selbst hochohmig ist. Sofern es um die Rückkopplung geht, spielt die Störbeeinflussung aber meist keine große Rolle, weil der Sensor über eine längere Anschlussleitung eh viel mehr Störungen einfängt, als die paar mm Signalweg auf der LPL. Zu niederohmig ist auch nicht vorteilhaft. Es wird mehr Strom verbraucht, es entsteht Verlustleistung mit Selbsterwärmung und daraus resultierenden Drifteffekten oder Einschränkung der Einsatztemp. Der Spannungshub wird verringert und es nichtlinerare Effekte können merklich werden. Auch Spannungsabfälle auf Leitungen können zu zusätzlichen Fehlern führen. Man muß aber eh im Rahmen der maximum Ratings bleiben. Am Ende ist es vom Gesamtkonzept der Schaltung und den relevanten Parametern abhängig, in welche Richtung man eher geht. Bei vielen Parameter muß man jeden einzeln bewerten um sich dem Optimum zu nähern. Gruß Öletronika
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Bedenke das jedes einzelne zusätzliche Bauteil (ganz besonders der OP-Amp) zu einer weitere Verzerrung und zusätzlichem Rauschen führt. Wenn du dadurch den nutzbaren Messbereich besser ausschöpfen kannst, besteht andererseits die Gefahr, genau diesen Vorteil durch die Nachteile der zusätzlichen Bauteile wieder zunichte zu machen. Ab 10 Bit Aufwärts sollte man das immer bedenken.
H.Joachim S. schrieb: > Das Leben ist meist eine unendliche Anreihung von Kompromisseen. Ja, volle Zustimmung. U.M. hat das auch ausführlich erläutert. Ich persönlich würde die Variante 10k, 4,7k und 2,2k bevorzugen, das ist noch ausreichend niederohmig um Störeinflüsse fernzuhalten und passt auch zu den üblichen Operationsverstärkerschaltungen. Die niederohmige Variante würde ich erst in Betracht ziehen, wenn du tatsächlich in einer stark verseuchten Umgebung arbeiten willst.
H.Joachim S. schrieb: > Das Leben ist meist eine unendliche Anreihung von Kompromisseen. Hätte man das vorher gewusst, hätte man das garnicht erst angefangen. :-)
Alex schrieb: > Sollte man eher die höheren Widerstände oder die niedrigeren nehmen Achte auf die Belastbarkeit des OpAmp Ausgangs, insbesondere bei single supply wie weit er an GND kommt. Vom Widerstandsrauschen bist du weit genug weg. Aus Stromsparzwecken sollte es man eher hochohmig auslegen. Zu hochohmig ergibt dann Fehler durch Eingangsoffsetstom des OpAmps.
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die OPVs sind rail2rail MCP6004 Eigenerwärmung Sensorik ist vernachlässigbar, weil unter 1mA und nur während der Messung eingeschaltet. Temperaturdrift irrelevant, da bei konstant 18-24°C betrieben Nichtlinearitäten ebenfalls irrelevant, da für jeden Sensortyp Kennlinie ausgemessen wird Ausgang des OPV geht direkt auf ADC Eingang - ca. 1MOhm Die Schaltung ist diese - und siehe Anhang: https://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Nichtinvertierender_Verst.C3.A4rker_mit_Offset Der einzige Schaltungszusatz ist ein RC-Glied am OPV Eingang. Grenzfrequenz ca. 1kHz. Die ganze Sache ist übrigens rein privat...
Hast Du SMD-Bauelemente in der Größe 0402 benutzt? (weil das angehängte Bild dadurch so klein geworden ist) :) MfG Paul
Es fehlt einen Abgleich für die Input Offset Voltage.
Es fehlt ein Abgleich für den Verstärkungsfaktor, der für 12bit
Verhältnisse schon bedeutend ist.
Der Ausgang ist nicht ganz Rail2Rail (gibt's auch gar nicht), sondern
hat 25mV Abstand davon.
Und ganz ohne Rauschen wird der Chip auch nicht funktionieren.
> Temperaturdrift irrelevant
Dann sind deine 12bit ebenfalls irrelevant. Lass den Verstärker weg und
finde dich damit ab, dass effektiv nur 10 oder 11 bit nutzbar sind. Das
ist am Ende der bessere Weg.
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82 KB
>Es fehlt...
Bisher komme ich bzgl. Offset und V mit der E-Reihe gut klar -
rechnerisch wie auch praktisch.
anbei ein größeres Bild...
> Temperaturdrift irrelevant
Dann sind deine 12bit ebenfalls irrelevant.
Kannst du erläutern? Bin bisher noch der Meinung, dass die Drift
aufgrund nahezu statischer Umgebungstemperatur nicht relevant ist und
aufgrund der Kennlinienermittlung direkt in der Schaltung alle
vorhandenen Effekte direkt kompensiert sind.
Lasse mich hier aber gerne belehren, da mein berufl. Schwerpunkt
tatsächlich nicht im Bereich Messtechnik liegt. Hatte das Thema zwar im
Studium, ist aber ne Weile her und war seitdem nicht wirklich relevant
für mich ;)
18 bis 14°C ist keine statische Temperatur. Das sind 6° Spielraum. Multipliziert mit der Input Offset Drift von 2µV/°C und 2 wegen dem Verstärkungsfaktor sind wir bei 24µV. Ein bit entspricht etwa 81µV. Ich stimme Dir daher zu, dass man die Temperatur Drift in diesem Fall vernachlässigen kann.
Stefan U. schrieb: > Ein bit entspricht etwa 81µV. Ist mir unklar. 3,3V Referenz auf 4096 Digits sind etwa 806µV/Digit. Oder meintest du etwas anderes?
Ja, ich habe das Komma versehentlich versetzt. So oder so ist der Drift dieses OP gering genug.
Stefan U. schrieb: > 18 bis 14°C ist keine statische Temperatur. Das sind 6° Spielraum. Da fehlt noch der Faktor 0,66... :) MfG Paul
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