Linearität von Stromverstärker

Ist das jetzt an einem realen Aufbau gemessen? Oder nur irgendwie was 
simuliert?
Wenn real, dann hat man schon mal den Offset des OPV, was eine statische 
Verschiebung der Linie zur Folge hätte (könnte die 1,1mA bei 0V sein).
Dann kommen Nichtlinearitäten des OPV hinzu, was unterschiedliche 
Verstärkungsfehler je nach Aussteuerung verursacht, vor allem, wenn der 
OPV intern nicht wirklich vollsymmetrisch aufgebaut ist (was wohl eher 
selten der Fall sein dürfte). Das könnte die Krummheit des Fehlers 
generell bewirken.
Was aber noch nicht klar ist, ist die Richtung des Fehlers, der für 
beide Quadranten in dieselbe Richtung zu gehen scheint. Also egal, ob 
nach oben oder unten ausgesteuert wird, der Fehler ist stets zunehmend 
negativ.
Auch, wenn ich mir noch kein Szenario vorstellen kann, was das in der 
Form verursachen könnte, könnte es evtl. sein, daß die Lastströme bei 
Dir über einen Masse-Abschnitt laufen, an denen beide Eingänge und die 
Last mehr oder weniger direkt dran hängen, und durch Spannungsabfälle 
entsprechende Abweichungen auftreten.
Aber vielleicht ist das wirklich auch nur eine Eigenheit des OPV. 
Welchen benutzt Du denn da?
Zumindest bei einem LM324 o.ä. kann ich mir deutliche Nichtlinearitäten 
vorstellen, da der schon mal keine ordentliche Endstufe hat.

Dein max. gemessener Fehler ist ca. 0,2% vom Messwert.
Wie genau misst du?
Der Fehler bei 0V könnte ein Offsetfehler des OPs sein.
Welche Temperaturkoeffizient hat dein Rmess? Der ist bei 0V nicht 
belastet und wird umso wärmer je mehr Strom durch ihn durch fliesst.
Wenn das jetzt ein Feld Wald und Wiesenwiderstand mit 5% oder auch 1% 
Toleranz ist müssen wir über (vieleicht) 0,2% Fehler nicht 
weiterdiskutieren.

Klausi schrieb:
> Das ist nicht simuliert sondern am "realen Objekt" gemessen. Der OpAmp
> ist ein OPA 548, hat also eine integrierte Endstufe. Die Last ist eine
> Spule mit ~10 Ohm / ~1 mH. Der Shunt ist 0.47 Ohm groß und ist so einer

Dann stimmt aber das linke Diagramm nicht, denn bei 1V über den Shunt 
hätten wir 2A, nicht 0,2A.

> 
(https://www.reichelt.de/widerstand-manganin-470-mohm-to-247-3-w-1--isa-pbh-r470-f1-p237453.html?&nbc=1),
> also eigentlich "was Besseres".
>
> Die Genauigkeit meiner Messung kann ich schlecht quantifizieren. Ich
> habe mit einem 16 Bit DAC Interface gemessen, der Eingangsverstärker war
> einigermaßen auf die Signalamplituden angepasst. Außerdem habe für alle
> Werte jeweils über 15 Sekunden gemittelt.
>
> Zum Offsetfehler des Verstärkers: ich hätte jetzt irgendwie intuitiv
> erwartet, dass der sich einfach "statisch" zum Ausgangsstrom addiert und
> somit eigentlich die Linearität nicht beeinflusst ...

Ja, deswegen hatte ich ja auch einfach die 1,1mA-Spitze als Offset 
betrachtet, und der Rest sind dann eben Nichtlinearitäten.
Wenn man also diesen Offset mal wegdenkt, dann würde die Meßkurve also 
nur unterhalb der Ideallinie verlaufen, und berührt nur im Nullpunkt die 
Ideallinie. Also leicht unterschiedliche Verstärkung ober-/unterhalb des 
Nullpunktes. Kann also alles sein, entweder wirklich der OPV, oder aber 
auch Deine Mußapparatur (Nichtlinearitäten in DAC/ADC).
Da hilft eigentlich nur eins: das ganze jetzt mal mit echten Meßgeräten 
an Ein- und Ausgang verifizieren - also manuell die Kurve aufnehmen.

Mach mal eine Simulation mit einem idealen OpAmp und dann fügst du 
Eingangsoffset- -spannung und -strom ein...

Die begrenzte Verstärkung(fehler) äußert sich immer in Symmetrie zur 
Nullreferenz. Es gibt also noch weitere Fehlerquellen laut der 
Ausgangskennlinie.

Evtl ein Fehler im Aufbau?
Shunt Masseleitung wird warm
 -> größerer Shuntwiderstand für Deine Schaltung
 -> kleinerer Strom (bei großem Strom ;) ) , passt zum Fehlerdiagram :)

Der Sense Eingang des OP lässt sich ja noch einfach als 
Vierleitermessung zum Schunt führen (kein Strom drin), bei 'GND' ist es 
wichtig zu schaunen, wo der Strom ist, und 'GND' des Eingangs und des 
Shunt stromlos zu verbinden.

Ist bei Eingang 'Null' wirklich ein Strom (möglich, da Offsets , siehe 
Datenblatt) oder kommt der aus dem 'Best Fit' ?

“ground” is a convenient fantasy ... Zitat aus einer Tektronix Appnote


Oder wird einfach nur dein Shunt warm und ändert seinen Wert?
(Nach Deiner Messbeschreibung würde dieser Fehler jedoch wegfallen, 
zweimal Falsch kompensiert sich hier :D )

Klausi schrieb:
> Ganz vielen Dank für die Antworten schonmal!
> Das ist nicht simuliert sondern am "realen Objekt" gemessen. Der OpAmp
> ist ein OPA 548, hat also eine integrierte Endstufe. Die Last ist eine
> Spule mit ~10 Ohm /schlecht
> ....
> Zum Offsetfehler des Verstärkers: ich hätte jetzt irgendwie intuitiv
> erwartet, dass der sich einfach "statisch" zum Ausgangsstrom addiert und
> somit eigentlich die Linearität nicht beeinflusst ...


Und da die integrierte Endstufe den ich aufheizt,
Und deshalb der Offset deutlich mit der Temperatur geht:

Ist genau das der Fehler in deiner Intuition