Verstärkung eines Differenzverstärkers berechnen

[Juls (Gast)]

Hallo zusammen,

ich möchte für diese Schaltung gerne die Verstärkung berechnen. Wie das 
bei einer "normalen" OP-Schaltung funktioniert, weiß ich und kann ich 
auch berechnen. Ich kriege allerdings nichts vernünftiges Aufgestellt, 
da der Widerstand R11 noch mit einer weiteren Versorgungsspannung 
angeschlossen ist.

[HildeK (Gast)]

Schau dir dein Bild nochmals an, das kann so nicht stimmen.
Auch funktioniert ein OP07 nicht an 3.3V (single supply).

[Juls (Gast)]

Stimmt. Der OP muss natürlich umgedreht werden.

[K. S. (the_yrr)]

Juls schrieb:
> Stimmt. Der OP muss natürlich umgedreht werden.

Das verbessert nichts, mehr als 3V werden es nicht und feedback hast du 
immer noch nicht. Also gleich zwei Gründe warum das nicht funktioniert.

[HildeK (Gast)]

Juls schrieb:
> Stimmt. Der OP muss natürlich umgedreht werden.

Da stimmt vieles nicht:
- -UB liegt über 10k am Ausgang
- kein Ggenkopplungswiderstand

Was willst du mit der Schaltung eigentlich erreichen?
Du hast einen Shunt mit geringem Spannungsabfall und willst den 
verstärken - oder?
Wozu dann R11? Und wie gesagt, der OP07 ist völlig fehl am Platz, du 
brauchst einen R2R-OPA.

Ein nichtinvertierender Verstärker sieht so aus:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Grundbeschaltung_mit_Berechnung

[Juls (Gast)]

Genau, also den R14 habe ich jetzt mit dem R4 verbunden. Ist also der 
Rückkopplungswiderstand. UB- liegt auf Masse. Als OP habe ich den 
LMV324M ausgewählt.

[Stefan F. (Gast)]

Juls schrieb:
> Genau, also den R14 habe ich jetzt mit dem R4 verbunden.

Zeichne es auf. Diese beiden Bauteile haben zwei Enden, es gibt also 
mehr als 4 Möglichkeiten, diesen Satz zu interpretieren.

[Juls (Gast)]

So, hier ist die Schaltung. ;)

[Wolfgang (Gast)]

Über die Verdrahtung von R11 kannst du bei der Gelegenheit auch noch mal 
nachdenken.

[Juls (Gast)]

Genau da ist das Problem. Die Schaltung ist fertig verlötet und 
funktioniert. Nur bekomme ich mit dem R11 bei den Berechnungen 
Schwierigkeiten.

[Stefan F. (Gast)]

Juls schrieb:
> So, hier ist die Schaltung. ;)

Verstärkung = R5/R2 + 1

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Die Verstärkung ist

  A = R5 / R2 = (R3 || R4) / R1 ≈ 3,70

Die Referenzspannung ist

  Uref = 3,3V · R3 / (R3 + R4) = 1,65V

Die Ausgangsspannung ist somit

  Ua = 3,70 · Ud + 1,65V

Ud ist dabei die Eingangsdifferenzspannung.

Edit: Habe noch einen Tippfehler In der ersten Formel korrigiert.

Edit 2: Habem R1 und R2 wirklich nur 2,7Ω? Dann wäre die Verstärkung das
1000-Fache, also etwa 3700. Ich bin oben von 2,7kΩ ausgegangen.

[Juls (Gast)]

Kannst du mir deinen Rechenweg verraten. Ich würde das gerne 
nachvollziehen, um es selber zu verstehen.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Bilde einfach die die Ersatzspannungsquelle für die 3,3V-Spannungsquelle
mit dem Spannungsteiler aus R4 und R3. Damit führst du die Schaltung auf
die bekannte Subtrahierschaltung zurück.

[Wolfgang (Gast)]

Juls schrieb:
> So, hier ist die Schaltung. ;)

R3 ist fast kurzgeschlossen. Wozu soll der gut sein?

[Juls (Gast)]

Ah okay. Jetzt habe ich es verstanden. Vielen Dank. ;)

[Stefan F. (Gast)]

Yalu X. schrieb:
> Die Verstärkung ist...

Oha, du hast den Einfluss des Spannungsteilers (R3, R4) mit einbezogen, 
den habe ich ja ganz vergessen!

Aber irgendwie macht der ohnehin nicht wirklich Sinn, oder?

[Helmut S. (helmuts)]

Der AD549 geht da nicht. Du musst einen "single supply opamp" nehmen der 
bei einseitiger Versorgung 0V am Eingang und 0V am Ausgang kann. Ganz 
auf 0V kommen aber auch diese Opamps nicht.

Sollten das nicht eher 2,7kOhm statt 2,7Ohm sein?

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Helmut S. schrieb:
> Der AD549 geht da nicht.

Das ist halt der Erste in der LTspice-Auswahl ;-)

> Du musst einen "single supply opamp" nehmen

... vor allem aber einen, der mit 3,3V funktioniert. Beim AD549 ist die
minimale Versorgungsspannung ±5V. Single-Supply muss er nicht zwingend
sein, da durch die positive Referenzspannung auch die Ausgangsspannung
entsprechend angehoben wird. Bei einer Eingangsdifferenzspannung von 0
ist die Ausgangsspannung 1,65V.

Auf der anderen Seite sind praktisch alle Opamps für 3,3V sowieso
Single-Supply oder Rail-to-Rail, um überhaupt einen nennenswerten
Ausgangsspannungsbereich abdecken zu können.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Aber irgendwie macht der ohnehin nicht wirklich Sinn, oder?

Doch, denn damit können trotz der einfachen Versorgungsspannung des
Opamp auch negative Ströme gemessen werden (s. meine Kommentare bzgl.
Referenzspannung).

[Eike M. (docdirac)]

Ich gehe davon aus, das R6 als Shunt hinter einem Motor sitzt.
Dann ist
U_{ADC_U} = I_{Motor}*370 Ohm + 1,65V

Bei A_REF des ADCs von 3V3 wären damit dann +/- 4.4mA Motorstrom zu 
messen.
Wenn auch nicht mit dem abgebildeten OP. ;)