Hallo,
ich möchte gerne einen Impedanzwandler bauen. Vorne kommt eine 0-5V DC
Spannung mit hoher Impedanz (1M) rein und hinten soll die möglichst
identische Spannung zwecks Messung via ADC wieder rauskommen. Also ein
Eingangsbuffer.
Ich habe dazu den MCP6V11 OpAmp ausgesucht.
Leider fängt das jetzt schon so an, dass der Ausgang gut 0.6-1mV höher
als der Eingang ist. Das passiert auf dem SMD Board genauso wie auf dem
Steckbrett und ich hab keine Ahnung was ich hier falsch mache. Vos wird
mit 8uV angegeben, also 100 mal weniger als ich erreiche.
Einen Stromfluss kann ich ausschliessen. Der OpAmp selber braucht nur
6uA und die Spannungen werden nicht belastet. Und selbst wenn der
Ausgang belastet werden würde, erwarte ich einen niedrigere Spannung und
keine höhere.
Der Schaltplan ist denkbar einfach:
Eingang ------ 1M ----- Vin+ MCP Vout ----------- Ausgang
6V11 Vin- ---/
Am Ausgang hängt zwecks Messung ein Multimeter mit >10G
Eingangsimpedanz.
SOLLTE sowas funktionieren oder habe ich einen kapitalen Denkfehler?
Auch wenn es im Datenblatt rail to rail heisst, bedeutet das nicht, dass der Ausgang bis auf 0mV aussteuert. Dafür braucht es eine positive und negative Versorgungsspannung. Grüsse
Jan schrieb: > Der Schaltplan ist denkbar einfach Keine Versorgung am OP? > dass der Ausgang gut 0.6-1mV höher als der Eingang ist. Mit "Eingang" meinst du aber schon den In+ nach dem 1M Widerstand?
Du brauchst schon auch ne Gegenkopplung für eine vernüftige Verstärkung von 1. Ohne Regelung hast du halt nen Offset, da er OPV nicht ideal ist.
Wenn der Eingangswiderstand 1M betragen soll, dann kommt er parallel gegen GND und vielleicht noch ein Schutzwiderstand 10k in Reihe zum Eingang des OPV. Will man dann noch bis 0V herunter messen, dann braucht der OPV noch eine negative Versorgung, z.B. -0,5V reichen aus.
Das Voltmeter ist ein DMM7510. Ab hier gilt alles für den Testaufbau auf dem Steckbrett: Die Stromversorgung wird mit einer 3V Knopfzelle erzeugt, ganz ohne weitere Regler. Ich habe die Spannung zwischen VDD und VSS direkt an den Pins gemessen und die ist auf 10uV stabil. Die Testspannung zwischen Vin+ und Vin- wird via 2M Trimmer erzeugt (hatte keinen 1M Trimmer da) und am Mittelpin abgenommen. Als Testspannung habe ich 1V erzeugt. Grade durfte ich feststellen, dass das DMM7510 am Trimmer selbst schon um 1mV schwankt, also mit entferntem OpAmp, also nur Trimmer und Knopfzelle auf dem Steckbrett. Verständlich? Trimmer Pin 1 = Knopfzelle+ Trimmer Pin 2 = DMM7510+ mit 10G Impedanz Trimmer Pin 3 = GND und DMM7510- Anscheinend fange ich mir mit den Zuleitungen des Messgeräts die Netzspannung ein und bei den 2M Impdanz macht das dann wohl 1mV aus.... Macht das Sinn? Gibt es geschirmte Zuleitungen? Erstmal die Basics hinbekommen....
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Ist das Keithley auch warm ? Weil mein 6500 driftet am Anfang ziemlich. Mit welcher Frequenz schwankt die Spannung am Eingang um 1mV ? Vielleicht ein paar 100n Abblockkondensatoren spendieren. (Ein Bildchen was der Schaltung entsprechen könnte in etwa.) Und ich denke mal vor allem ist die Batterie keine gute Konstantspannungsquelle.
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Also ich habe zuerst 7Hz gemessen. Da das nicht sein kann, bin ich auf Digitize Voltage gegangen und schwupps habe ich meine 50Hz mit Vpp 3mV auf dem Schirm. Ja das DMM ist warm. Zugegeben musste ich noch nie so genau messen und wusste bis jetzt gar nicht, dass das so viel ausmachen kann. Was nützen mir die 10G Eingangsimpedanz wenn ich damit eh nichts anfangen kann, weil ich mir Netzspannung bei Messungen mit hoher Impedanz einfange... Geschirmte Messleitungen von Fluke: Läppische 250 Euro. Hat jemand noch einen Tipp?
Dein Problem ist nicht das Meßgerät oder der Ausgang vom OPAmp, sondern der ungeschirmte Eingang. Meßleitungen helfen da nix. Du mußt halt den Eingang abschirmen. Der Ausgang vom OPAmp ist ja niederohmig. Metallkästchen oder Kupferfolie und BNC-Eingang und die ganze Schaltung in das Kästchen, dann wird auch der 50Hz vermutlich draußen bleiben. Ach so und den 1Meg Widerstand natürlich nach Ground, so wie schon jemand geschrieben, sonst kannst du ihn komplett weglassen, hat ja keinen Sinn. 1Meg in Reihe mit 10GOhm (OPAmp Eingang) macht immer noch 10GOhm. Mist noch ein Fehler es sind nicht 10GOhm, sondern 10TOhm
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Thomas W. schrieb: > Vielleicht ein paar 100n Abblockkondensatoren spendieren. Steht auch im Datenblatt mit welchem Aufbau die Werte dort gemessen wurden. Jan schrieb: > Was nützen mir die 10G Eingangsimpedanz wenn ich damit eh nichts > anfangen kann, weil ich mir Netzspannung bei Messungen mit hoher > Impedanz einfange... Gerade dann, weil dann natürlich die paar pF gegen irgendwohin als Koppelkapazität ausreichen. Was meinst du, warum ein PT100 so niederohmig ist? > Da das nicht sein kann, bin ich auf Digitize Voltage gegangen und > schwupps habe ich meine 50Hz mit Vpp 3mV auf dem Schirm. Was passiert, wenn du die Messleitungen so weit möglich verdrillst?
Steckbrett mehrere MegOhm Eingangswiderstand und < 1mV genau passen nicht zusammen. Das mindeste dürfte ein Guarding des + Eingangs sein: https://en.wikipedia.org/wiki/Driven_guard
Lothar M. schrieb: > Was meinst du, warum ein PT100 so niederohmig ist? ...und für Präzisionstemperaturmessungen PT25 oder PT10 genommen werden.
Peter D. schrieb: > Wenn der Eingangswiderstand 1M betragen soll, dann kommt er parallel > gegen GND und vielleicht noch ein Schutzwiderstand 10k in Reihe zum > Eingang des OPV. > Will man dann noch bis 0V herunter messen, dann braucht der OPV noch > eine negative Versorgung, z.B. -0,5V reichen aus. Der Eingangswiderstand dient nur dazu, den OpAmp vor Überspannung zu schützen. Legt man da mal an den Eingang 50V an, fliessen so nur ~45uA durch die Schutzdiode nach GND ab. Ich brauche einen Schutz gegen Überspannung. Sollte ich das anders machen als 1M in Serie zum Eingang?
Dann solltest du eher zum Vorschlag von Peter noch extra Clamp-Dioden/-Z-Dioden spendieren und nicht die internen ESD-Schutzdioden des OpAmp-Einganges verwenden. z.B. BAV99 so irgendwie, ist aber sicher nicht perfekt... oder eher wie im zweiten Bild
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Lothar M. schrieb: > Was passiert, wenn du die Messleitungen so weit möglich verdrillst? Vorsicht Falle, die Leitfähigkeit der Isolation ist nicht null, letzendlich sogar von der Farbe (schwarz=ruß) abhängig. Jan schrieb: > Das Voltmeter ist ein DMM7510. Mit welchen Strippen dran? > Ab hier gilt alles für den Testaufbau auf dem Steckbrett: > > Die Stromversorgung wird mit einer 3V Knopfzelle erzeugt, ganz ohne > weitere Regler. Ich habe die Spannung zwischen VDD und VSS direkt an den > Pins gemessen und die ist auf 10uV stabil. Mit als Last angeschlossenem 2M Trimmer kannste bei dieser Wahnsinnsauflösung des DMM7510 wahrscheinlich der Knopfzelle beim entladen zugucken :D Überschlagsweise: 3V/2MOhm=1,5uA. Bei angenommenen 200mAh (Hausnummer für CR2032) Entladezeit 133kHr, also mehr als sechs Wochen. Unter der falschen(!) Annahme das die Spannung von 3V linear auf 0V absinkt: 7uV pro Stunde. In der Praxis sieht der Spannungsverlauf wesentlich besser aus; sollte also erstmal brauchbar sein, schliesslich jagst du ja 1mV, da haste also genug Zeit mit einem solchen Aufbau. > Die Testspannung zwischen Vin+ und Vin- wird via 2M Trimmer erzeugt > (hatte keinen 1M Trimmer da) und am Mittelpin abgenommen. Als > Testspannung habe ich 1V erzeugt. Also einen Spannungsteiler von etwa 1334k und 666k durch Einstellung des Trimmers gebaut, so weit,so gut. > Grade durfte ich feststellen, dass das DMM7510 am Trimmer selbst schon > um 1mV schwankt, also mit entferntem OpAmp, also nur Trimmer und > Knopfzelle auf dem Steckbrett. Verständlich? > Trimmer Pin 1 = Knopfzelle+ > Trimmer Pin 2 = DMM7510+ mit 10G Impedanz > Trimmer Pin 3 = GND und DMM7510- > > Anscheinend fange ich mir mit den Zuleitungen des Messgeräts die > Netzspannung ein und bei den 2M Impdanz macht das dann wohl 1mV aus.... Quellimpedanz 1334k || 666k =440k, nicht 2M. Wenn du diese 440k mit 440M belastest "fehlen" dir Rund 1mV. 440MOhm aka 2nS sind mit "schlechter" Isolation sehr schnell erreicht...Ein Beispiel: ich habe hier einige gruselige ("antistatisch" sozusagen; gelbe, rote, schwarze) Krokoklemmenisolationschläuche welche sogar 10MOhm unterschreiten. Da kann die Oberseite einer Antistatikmatte nicht mithalten :D > Macht das Sinn? Gibt es geschirmte Zuleitungen? > > Erstmal die Basics hinbekommen.... Dein DMM sollte sicherlich durch Vielfachmessungen den Wechselspannungsanteil herausmitteln können, solange dieser nicht viel zu gross ist. Dann hülfe eine geschirmte Box, das wurde weiter oben ja schon beschrieben. Auch ein Kondensator || DMM kann Wunder bewirken, aber Achtung: Leckstromgefahr und dielektrische Absorption können einem richtig den Tag versauen. Lothars Idee mit dem Verdrillen geht, neben symetrie, wohl auch in diese Richtung. Weiterer Vorschlag: sehr kurze steife Strippen verwenden, das ganze Mopped direkt vor den Anschlüssen am DMM selbsttragend aufhängen.
Hallo, 2 Cent schrieb: > Überschlagsweise: 3V/2MOhm=1,5uA. Bei angenommenen 200mAh (Hausnummer > für CR2032) Entladezeit 133kHr, also mehr als sechs Wochen. 133KHr = 133000Hr = 15,2 Jahre rhf
Beitrag #5946859 wurde von einem Moderator gelöscht.
Jan schrieb: > Leider fängt das jetzt schon so an, dass der Ausgang gut 0.6-1mV höher > als der Eingang ist. Das passiert auf dem SMD Board genauso wie auf dem > Steckbrett und ich hab keine Ahnung was ich hier falsch mache. Vos wird > mit 8uV angegeben, also 100 mal weniger als ich erreiche. Wenn man sauber auf 0V runter will, Peda hat es schon geschrieben, muss man positive und negative Versorgungsspannung haben. Kommt ja immer drauf an was man mit einem OpAmp machen will, aber in der Regel ist das einfach immer noch die beste Art einen OpAmp zu betreiben.
Beitrag #5946987 wurde von einem Moderator gelöscht.
Roland F. schrieb: > Hallo, > 2 Cent schrieb: >> Überschlagsweise: 3V/2MOhm=1,5uA. Bei angenommenen 200mAh (Hausnummer >> für CR2032) Entladezeit 133kHr, also mehr als sechs Wochen. > > 133KHr = 133000Hr = 15,2 Jahre Hallo, jaaa, stimmt, also mehr als sechs Wochen :P Irgendwie hatte ich den Faktor 133 beim überschlagen verworfen, danke für die Korrektur!
Also ich habe das jetzt so verstanden, dass der Eingang des OpAmps niederohmig sein soll, da ein hochohmiger Eingang gerne Störungen aufnimmt. Mein Problem ist jetzt aber, dass ich den OpAmp ja gerade dazu verwendet habe, um auf einer hochohmigen Quelle eine niederohmige Quelle zu machen. Impedanzwandler halt. Da beisst sich doch die Katze in den Schwanz. Was mache ich da am besten? Wie kann ich nun einen Impedanzwandler bauen, der funktioniert? gibts da noch einfachere Tricks als alles in einen faradayschen Käfig zu stecken?
Thomas W. schrieb: > extra Clamp-Dioden/-Z-Dioden spendieren Dabei aber immer im Auge behalten, dass z.B. der Leckstrom der BAV99 mit steigender Temperatur leicht in den µA Bereich hochgehen kann. Und bei 1M Impedanz ist das dann gleich mal 1V Fehler... :-o Peter D. schrieb: > Wenn der Eingangswiderstand 1M betragen soll Der Innenwiderstand der Quelle hat offenbat 1M, denn Jan schrieb: > Vorne kommt eine 0-5V DC Spannung mit hoher Impedanz (1M) rein Da ist ein Widerstand mit 1M nach Masse eher kontraproduktiv. Aber ein zusätzlicher Serienwiderstand von 1M Ohm ist da nicht besser. Diese Quelle (was ist denn das überhaupt?) sollte besser direkt angeschlossen werden. Jan schrieb: > gibts da noch einfachere Tricks als alles in einen faradayschen Käfig zu > stecken? Nein, ohne Guarding kommst du in dieser Liga "kleinste Spannungen und hohe Impedanzen" nicht ans Ziel. Und auf dem Steckbrett mit bedrahteten Bauteilen sowieso nicht. Dann wenigstens eine 1,27mm Lochrasterplatte mit SMD-Bauteilen und kürzesten Verbindungen, um nicht überall irgendwas einzukoppeln. Jan schrieb: > Der Eingangswiderstand dient nur dazu, den OpAmp vor Überspannung zu > schützen. Legt man da mal an den Eingang 50V an, fliessen so nur ~45uA > durch die Schutzdiode nach GND ab. Die fließen da aber tatsächlich nicht nach GND, wenn man sich mal das Datenblatt im Abschnitt 4.2.1.2 und das Bild 4.4 genauer anschaut. Und warum sollte da jemand 50V anschließen? Werden die Anschlüsse dieses hochohmigen mV-Verstärkers tatsächlich mit Klemmen in die weite Welt hinausgeführt? Vielleicht kannst du ja mal was zur tatsächlichen Anwendung sagen: was kommt vor dem OP und wie genau soll der ADC das mit wieviel Bits hinterher messen?
Lothar M. schrieb: > Thomas W. schrieb: >> extra Clamp-Dioden/-Z-Dioden spendieren > Dabei aber immer im Auge behalten, dass z.B. der Leckstrom der BAV99 mit > steigender Temperatur leicht in den µA Bereich hochgehen kann. Jep. Wenn es um kleinste Sperrströme geht, kann man die Gate-Source Diodenstrecke eines JFET als Klemmdiode verwenden. > Jan schrieb: >> Vorne kommt eine 0-5V DC Spannung mit hoher Impedanz (1M) rein Das dürfte eine verzerrende Darstellung sein. > ein zusätzlicher Serienwiderstand von 1M Ohm ist da nicht besser. > Diese Quelle (was ist denn das überhaupt?) sollte besser direkt > angeschlossen werden. Ich nehme mal an, daß die eigentliche Quelle gar nicht so hochohmig ist. Die Hochohmigkeit kommt nur durch den 1M Serienwiderstand. Und den bringt er einzig aus Angst an: > Jan schrieb: >> Der Eingangswiderstand dient nur dazu, den OpAmp vor Überspannung zu >> schützen. Legt man da mal an den Eingang 50V an, fliessen so nur ~45uA Aber warum 45µA OK sein sollen, 450µA oder 4.5mA hingegen nicht, das erschließt sich mir nicht. Wenn man den Eingang so eines Verstärkers nach außen führt und es eine realistische Gefahr gibt, daß jemand eine brachial hohe Spannung anlegt, dann bringt man einen zusätzlichen (robusten!) Schutz an. Und verwendet nicht die integrierten Klemmdioden des OPV in Verbindung mit einem viel zu großen Angstwiderstand. Der ganze Thread stinkt mal wieder nach einem XY-Problem.
Also ich habe es jetzt hinbekommen. Ich habe mich damit abgefunden, dass ich Quellen mit hoher Impedanz schlicht und einfach nicht genauer als ein mV mit einem externen Multimeter und typischen Messstrippen messen kann. Strippen verdrillen wie vorgeschlagen hilft aber. Mache ich einen grossen offenen Kreis mit beiden Strippen (Loopantelle lässt grüssen), fange ich mir bis zu 20mV ein. Lege ich die Strippen übereinander, habe ich noch 1.5mV. Verdrille ich die Strippen, habe ich noch 800uV. Das ist also so eine Sache, die man nicht messen kann, sondern einfach von vorne rein richtig machen muss. Aber es läuft jetzt ja. Der Offset ist weg (eigentlich war er nie da...) und der ADC misst jetzt auf 10uV genau ohne zu wackeln. Ich wollte das Projekt selber nicht zum Thema machen, da dann die Beiträge zu sehr gestreut wären. Ich wollte nur Hilfe zu diesem einem Problem. Aber ich kanns ja gerne sagen: Ich baue mir grad ein 50x50mm Voltmeter mit zwei Eingangsbereichen, einer von 0-5V und einer von 0-50V. Eingang -> Buffer -> ADC. Es ist also durchaus realistisch, dass da jemand sogar mal 230V anlegt.
Jan schrieb: > Also ich habe es jetzt hinbekommen. Nein. Du hast aufgegeben. Das ist ziemlich genau das Gegenteil. > Ich habe mich damit abgefunden, dass ich Quellen mit hoher Impedanz > schlicht und einfach nicht genauer als ein mV ... messen kann. Tja. Auch billige Multimeter haben heutzutage einen 200mV Meßbereich und in diesem eine Auflösung von 100µV. Bei 10MΩ Eingangswiderstand. Und die braucher dafür auch keinen teuren zero-offset OPV. Auch ohne tiefere Fachkenntnis kann man feststellen, daß die anscheinend etwas anders - und außerdem noch besser - machen als du. > Ich wollte das Projekt selber nicht zum Thema machen, da dann die > Beiträge zu sehr gestreut wären. Ich wollte nur Hilfe zu diesem einem > Problem. Wald. Bäume. Du hättest ja einfach mal fragen können, wie man einen Eingangsüber- spannungsschutz vernünftig baut. Aber egal. Wer nicht will, der hat schon.
Axel S. schrieb: > Tja. Auch billige Multimeter haben heutzutage einen 200mV Meßbereich und > in diesem eine Auflösung von 100µV. Bei 10MΩ Eingangswiderstand. Das IC 7106, welches nur wenige Euro kostet, erlaubt auch den Bau eines wesentlich hochohmigeren Voltmeters mit einem Eingangswiderstand im Gigaohmbereich. Die typischen 10 MOhm ergeben sich durch den Spannungsteiler für höhere Bereiche als 2V. Würde man hochohmigere Spannungsteiler verwenden, bekommt man die typischen Probleme des TEs.
Wie gesagt, ich habs hinbekommen. Danke für die Tipps. Waren zwar nicht viele, aber immerhin.
Jan schrieb: > Ich baue mir grad ein 50x50mm Voltmeter > mit zwei Eingangsbereichen, einer von 0-5V und einer von 0-50V. Eingang > -> Buffer -> ADC. Dann solltest du einen differentiellen Buffer und adc verwenden, nicht single-ended.
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