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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik kleine Spannung verstärken mit nur +5V Ub möglich?


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Autor: flo (Gast)
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Hallo,

ich möchte die Spannung über einem Shunt, die von 0 bis 100mV reichen 
kann um den Faktor 10 verstärken.
Zur Verfügung steht eine Versorgungsspannung von +5V.

Da keine negative Versorgungsspannung da ist und ich aus Platzgründen 
auch keine bereitstellen möchte, hier meine Frage:

Gibt es eine Möglichkeit, den Messbereich von 0 bis 100mV auf 0 bis 
1000mV mit einem speziellen Operationsverstärker linear zu verstärken?
z.B. mit einem Rail-to-Rail-Typ, der mit einer asymmetrischen 
Versorgungsspannung auskommt?


Die Mess-Spannung am Shunt ändert sich übrigens nur langsam, um max. 
50mV pro Sekunde, der OP müsste also nicht besonders schnell sein.

Autor: Stefanus F. (Firma: Äppel) (stefanus)
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Ja, das kannst du mit einem Rail-To-Rail Operationsverstärker machen. 
Allerdings sind diese teilweise in der Nähe der Grenzen (0V und 5V 
ungenauer, als in der Mitte).

Da musst du mal in den Datenblättern schauen, mit wie viel Ungenauigkeit 
du leben kannst. Bei der Gelegenheit schau auch gleich nach dem DC 
Offset.

Autor: Erich (Gast)
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Autor: M.A. S. (mse2)
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App-Notes von TI dazu:
http://www.ti.com/lit/an/sboa169a/sboa169a.pdf
http://www.ti.com/lit/ug/tidu040b/tidu040b.pdf

Suchstichworte dazu sind:
Lowside Current Sensing oder Monitor

: Bearbeitet durch User
Autor: flo (Gast)
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Super, vielen Dank an Euch für die schnellen und guten Antworten!!!

Autor: Harald W. (wilhelms)
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flo schrieb:

> Gibt es eine Möglichkeit, den Messbereich von 0 bis 100mV auf 0 bis
> 1000mV mit einem speziellen Operationsverstärker linear zu verstärken?

Wenn Du auf der 0-Volt-Schiene messen kannst, schafft das sogar der
billige LM358, allerdings hat der eine recht hohe Offsetspannung.

Autor: Michael B. (laberkopp)
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flo schrieb:
> Gibt es eine Möglichkeit, den Messbereich von 0 bis 100mV auf 0 bis
> 1000mV mit einem speziellen Operationsverstärker linear zu verstärken?
> z.B. mit einem Rail-to-Rail-Typ, der mit einer asymmetrischen
> Versorgungsspannung auskommt?

Sicher, die Frage ist, welche Ungenauigkeit du akzeptierst. 1% von 100mV 
sind 1mV, da gibt es schlechtere (LM348, TLC271) und bessere (LT1013, 
OPA188) OpAmps oder sogar MCP6V11 und LMP2021.

Der Aufbau und die Schaltung muss natürlich zur Genauigkeit passend 
sein, 1mV Spannungsabfall an Leitungen hat man leicht mal.

Autor: flo (Gast)
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Michael B. schrieb:
> (LM348, TLC271) und bessere (LT1013,
> OPA188) OpAmps oder sogar MCP6V11 und LMP2021.

Super, vielen Dank für die OP-Typen!!! :-)

Autor: flo (Gast)
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Harald W. schrieb:
> Wenn Du auf der 0-Volt-Schiene messen kannst, schafft das sogar der
> billige LM358, allerdings hat der eine recht hohe Offsetspannung.

Auch dir Danke für den Tipp!

Was ist mit "Wenn Du auf der 0-Volt-Schiene messen kannst" gemeint?

Die 0mV werden sich ja kaum erreichen lassen, wenn der OP mit +5V/GND 
versorgt wird, oder?

Autor: Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite
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Falls Du selber suchen möchtest:
Es gibt zwei Arten von "Rail-to-Rail" - RRI Rail-to-Rail In und RRO 
Rail-to-Rail Out.
Das Stichwort lautet RRIO für Opamps die beides können. Funktioniert bei 
vielen Distris in der Suchmaske.

Nicht wenige Opamps können am Eingang auch unter bzw. über die Rails. 
Limitierend sind dann die Flussspannungen der Schutzdioden bzw. die 
Spannungsfestigkeit der Eingangsstufen (z.B. bei JFET-Typen ohne 
Schutzdioden, Stichwort Elektrometerverstärker).

Nebenbei: ein Opamp interessiert sich nur für seine beiden Powerrails. 
Ob die Versorgung symmetrisch, oder mit einer künstlichen 0V, oder 
asymmetrisch realisiert ist, sieht er nicht.

Aufgrund der geringen Versorgungsspannung moderner batteriebetriebener 
Geräte, gibt es mittlerweile viele Opamps mit guten bis sehr guten 
Eigenschaften, die auf 3,3V oder 5V Versorgung optimiert sind.

Wenn Dich eine Chopperstabilisierung nicht stört, sind 
"Zero-Drift"-Typen in dieser Anwendung eine gute Wahl.

Autor: Jens G. (jensig)
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flo (Gast) schrieb:

>Die 0mV werden sich ja kaum erreichen lassen, wenn der OP mit +5V/GND
>versorgt wird, oder?

Naja, kommt drauf an, was Du als Abweichuing von 0 noch akzeptieren 
kannst, und unter welchen Bedingungen. Also welcher Ausgangsstrom dabei 
noch geliefert werden soll.
Der OPAx353 als Beispiel kann bei 250µA noch auf eins/zwei mV 
runterziehen lt. Diagramm.
Mit einer Last gegen Masse wird er sicherlich noch dabei unterstützt, 
bzw. komplett ohne Last. Ist ein CMOS, der sollte von der Theorie her 
auf 0V kommen können bei keiner Last, bzw. Last gegen Masse.

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