Schönen guten Abwend,
im Studium haben wir das grundsätzliche Verhalten von
Operationsverstärkern vermittelt bekommen. Dies stützte sich aber alles
auf einen optimalen OPV und nicht auf das reale Verhalten.
Ich möchte mit einen Instrumentationsverstärker (AD8221ARMZ-R7 ist das
eine gute Wahl?) den "Strom" (Eigentlich wird ja die Spannung gemessen,
einmal für 10A und einmal für 1A) an einen 4 Leiter Messshunt messen.
Dieser Aufbau soll mein Feedback von einer elektronischen Last werden.
Derzeit möchte ich mich mit der Auslegung der Bauteile beschäftigen und
habe festgestellt das ich bei realen Operationsverstärkern noch einige
Wissenslücken habe, die ich gerne füllen möchte.
Zu meinen jetzigen Stand ist mir für die Genauigkeitsberechnung bewusst,
das die Eingänge nicht hundertprozentig Symetrisch gefertigt werden
können und aus diesen Grund ein gewisser Offset, zwischen den beiden
Eingängen besteht. Dieser Offset wird mit der Verstärkung, mit
verstärkt.
Das Rauschen wird ebenso verstärkt.
Weiterhin sind einige Parameter von der Temperatur abhängig.
Und der Eingangsstrom kann das Ergebnis beeinflussen.
Habe ich noch Abhängigkeiten vergessen in betracht zu ziehen?
Natürlich wird der Operationsverstärker(nicht symetrisch) mit einer
Positiven und einer negativen Spannung betrieben(+11 Volt und -5 Volt)
Der Ref Pin, wird auf meine Analoge Masse geschalten(Ich hoffe dies ist
so korrekt, da ich kein Offset erzeugen möchte.
Weiterhin habe ich noch eine andere Frage, der OPV verfügt derzeit nicht
über eine direkte Möglichkeit den Offset zu kompensieren. Ist dies
dennoch sin voll? und Wenn wie wird sowas gemacht?
Vielen Dank
Danke das werde ich mir morgen durchlesen und hoffe etwas aus den Text
zu lernen.
Derzeit ist ein 0.05 Ohm Shunt eingezeichnet, ich würde den gerne jedoch
zwecks Erwärmung, gerne auf 0.01 Ohm oder kleiner reduzieren. Deswegen
will ich nachrechnen wie sich die Änderung auf die Genauigkeit auswirkt.
Danke für den hinweis auf das Manual. Leider gibt es sehr viele davon
und die ich mir bis jetzt angeschaut habe, haben sich leider nicht mit
der Thematik beschäftigt. Deswegen bin ich auch sehr dankbar, wenn ich
Hinweise bekomme, wo ich das nachlesen kann.
Ich habe erst letzte Woche auf der TI-Website zufällig 2 PDFs zu OPVs
gefunden, die für dich interessant sein könnten:
1) slyt701.pdf: The Signal e-book: A compendium of blog posts on op amp
design topics
http://www.ti.com/litv/pdf/slyt701 (frei zugänglich)
2) slyy137a.pdf: Analog Engineer’s Circuit Cookbook: Amplifiers (Rev. A)
http://www.ti.com/litv/pdf/slyy137a (erfordert leider Anmeldung)
Was sind denn die Genauigkeitsanforderungen ? Ich verwende jeweils einen
MCP616 ohne 4 Leiteranschluss, mit einem 2mOhm Shunt auf der
Leiterplatte. Die absolute Genauigkeit interessiert mich eigentlich
nicht so. Koennt man ja kalibrieren, wenn man wollte.
Wenn du testen willst kann ich dir TINA von TEXAS INSTRUMENT und LTSPICE
von linear/ Analog Devices ans Herz legen damit kannst du erst mal sehr
gut simulieren.
Marc E. schrieb:> Wenn du testen willst kann ich dir TINA von TEXAS INSTRUMENT und LTSPICE> von linear/ Analog Devices ans Herz legen damit kannst du erst mal sehr> gut simulieren.
Damit kann man tatsächlich sehr gut die Funktion simulieren. Aber wenn
es um eine Fehleranalyse geht, muss man bei Simulationen jedesmal raten,
welche Fehlerquellen alle im Modell mit berücksichtigt werden. Und ob es
um typsiche oder garantierte Fehlergrößen geht. Von den externen
Fehlereinflüssen, die oszi40 beschreibt und die vom Modell des
Herstellers kaum abgedeckt werden können, mal ganz abgesehen.
Markus schrieb:> Derzeit möchte ich mich mit der Auslegung der Bauteile beschäftigen und> habe festgestellt das ich bei realen Operationsverstärkern noch einige> Wissenslücken habe, die ich gerne füllen möchte.
Du solltest zwischen den Fehlerangabe bei Operationsverstärkern und bei
Instrumentierungsverstärkern unterscheiden. Ein Teil der Fehlerangaben
wird bei beiden vergleichbar gehandhabt. Andere Fehlerangaben (wie z.B.
der Verstärkungsfehler) können gar nicht gleich beschrieben werden. Weil
der Instr.Amp. eine definierte Verstärkung hat, der OpAmp aber nicht.
Bei den Herstellern gibt es meist ziemlich ausführliche Beschreibungen.
Unter folgendem Link
https://www.analog.com/en/education/education-library/dh-designers-guide-to-instrumentation-amps.html
kannst du z.B. in Appendix A nachlesen, wie die
(Genauigkeits-)Spezifikationen deines Instr.Amps im Detail zu verstehen
sind.
Man muss alle Fehlerquellen berücksichtigem.
Zunächst der Shunt, welcher sich bei Strombeaufschlagung erwärmt. Die
Wärme entsteht hauptsächlich an den Stromanschlüssen, die möglichst
niederohmig ausgeführt werden müssen. Der tatsächliche Widerstand des
Shunts ist also wärmeabhängig, und wenn man ganz genau hinguckt, auch
noch stromabhängig. Hier meine ich nicht die Erwärming durch den Strom,
sondern die Stromverteilung innerhalb des Shunts.
Dann der Instrumentenverstärker, hier ist der AD8221 genannt. Dessen
Offset-Drift ist erfreulich gering, aber die Gain Drift ist relativ groß
mit 50 ppm/K. Dazu kommt die Temperaturabhängigkeit des
verstärkungsbestimmenden externen Widerstandes. Es ist etwas günstiger,
einen Instrumentenverstärker mit komplett integrierten
verstärkungsbestimmenden Widerständen zu wählen. Z. B PGA 204 o.ä.
Was den gesamten Aufbau betrifft, ist es nicht verkehrt, das ganze
Instrument bei verschiedenen Strömen zu kalibrieren, um es besser
beurteilen zu können.
Danke für die reichlichen Antworten.
Für mich geht es eher nicht darum, bei anderen etwas nachzubauen,
sondern ich möchte es verstehen warum und wie die Schaltungen aufgebaut
werden sollten. Da habt Ihr mir einige Informationen zu gegeben die ich
durcharbeiten werde. Ich hab es leider heute nicht mehr geschafft
anzufangen. Es wird aber kommen.
Anforderungen an die Genauigkeit gehen in der Theorie, würde mich aber
gerne mal schauen was mit "geringen" Aufwand auch möglich ist. Ziel wäre
wenigstens im 10A Bereich, den Strom auf 1mA genau einstellen zu können.
Wenn ich 1/3 mA schaffen würde, wäre es sogar genial. Ich weiß das es
dann auch an den Rest der Schaltungen gewisse Anforderungen gestellt
werden, mit den ich mich auch schon beschäftigt habe oder werde.
Ich mache das Projekt nur in meiner Freizeit um mir neues Wissen
anzueignen.
Mit sehr guten Shunts und PGA 204 habe ich eine Kurzzeitstabilität einer
Stromquelle von 5 ppm bei 100 A erreicht, also 0,5 mA über einige
Minuten. Viel Erfolg wünsche ich.
ths schrieb:> Mit sehr guten Shunts und PGA 204 habe ich eine Kurzzeitstabilität einer> Stromquelle von 5 ppm bei 100 A erreicht, also 0,5 mA über einige> Minuten. Viel Erfolg wünsche ich.
Wir haben eine ähnliche Geschichte laufen. Analoge untere Regelschleife,
nachgeregelt digital. Wir kommen untemperiert auf 6V 20A <<10ppm.
Aktuelle neue Designvorgaben 6V 200A <<10ppm.
Da wird dann aber die Elektronik, inkl. Shunts, temperiert.
Ths - wenn Du magst, wäre ich an einer direkten Kontaktaufnahme
interessiert.
Hallo,
wenn ich Dich richtig verstehe, suchst Du nach dem Begriff "Current
Sense Amplifier". Das sind OPV, die speziell für Deine Anwendung
konzipiert sind. In den Datenblättern findest Du ggf. auch passende
Auslegungsbeispiele.
Sobald Du eine konkrete Schaltung hast, kannst Du sie ja zur Diskussion
einstellen.
Viele Grüße
Michael
