Halo Forum, ich habe ein Problem mit der Nutzung meines Instrumentenverstärkers (INA333). Dieser wird eingesetzt, um ein schwaches Spannungssignal zu verstärken (Einstabmesskette). Ich betreibe diesen mit einem Single-Supply-Setup also +3,3V und GND. Ich habe einen Rg=33kOhm -> G=4. Beim Testen der Platine stell ich jedoch fest, dass ich die Verstärkung nicht mal ansatzweise erreiche. Beispielsweise habe ich an Vin- 1V anliegen und an Vin+ 1,7V anliegen und erhalte als Vout 1,3V. Ich denke ich habe einen Denkfehler durch die einseitige Spannungsversorgung, bin mir jedoch nicht sicher. Ps: Wenn ich eine Spannung an Vref anlege ändert dies nichts an der Verstärkung
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Jack S. schrieb: > Halo Forum, > ich habe ein Problem mit der Nutzung meines Instrumentenverstärkers > (INA333). Dieser wird eingesetzt, um ein schwaches Spannungssignal zu > verstärken (Einstabmesskette). > Ich betreibe diesen mit einem Single-Supply-Setup also +3,3V und GND. > Ich habe einen Rg=33kOhm -> G=4. Beim Testen der Platine stell ich > jedoch fest, dass ich die Verstärkung nicht mal ansatzweise erreiche. > Beispielsweise habe ich an Vin- 1V anliegen und an Vin+ 1,7V anliegen > und erhalte als Vout 1,3V. Ich denke ich habe einen Denkfehler durch die > einseitige Spannungsversorgung, bin mir jedoch nicht sicher. Rechne Dir doch einfach mal aus was bei 1V*4 als Ausgangsspannung raus kommen müßte. Und dann überlege weiter ob dies mit 4V möglich ist. Dann hast Du Dir mal das Datenblatt angesehen? Wahrscheinlich nicht, den dann hättest Du dies ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS(1) INA333 UNIT Supply voltage +7 V Analog input voltage range(2) (V–) – 0.3 to (V+) + 0.3 V lesen müssen. Da steht auch, daß er intern Schutzdioden verbaut hat und man den Eingangsstrom auf max. 10mA begrenzen muß. Vermutlich ist Dein INA nach dem 1V Experiment in die ewigen Jagdgründe eingegegangen. Zudem solltest Du Dir mal die im Datenblatt gezeigten Anwendungsbeispiele anschauen.
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Hans schrieb: > Analog input voltage range(2) (V–) – 0.3 to (V+) + 0.3 V > lesen müssen. Da steht auch, daß er intern Schutzdioden verbaut hat und > man den Eingangsstrom auf max. 10mA begrenzen muß. Vermutlich ist Dein > INA nach dem 1V Experiment in die ewigen Jagdgründe eingegegangen. Moment. 1V und 1.7V liegen doch problemlos im Bereich zwischen -0.3V (0V - 0.3V) und 3.6V (3.3V + 0.3V). Also interessieren sich die Schutzdioden dafür nicht... Hans schrieb: > Rechne Dir doch einfach mal aus was bei 1V*4 als Ausgangsspannung raus > kommen müßte. Und dann überlege weiter ob dies mit 4V möglich ist. (1.7V - 1V) * 4 = 2.8V Also auch im gültigen Bereich.
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Sebastian R. schrieb: > (1.7V - 1V) * 4 = 2.8V > > Also auch im gültigen Bereich. Genau das hatte ich mir auch gedacht
Hans schrieb: > Analog input voltage range(2) (V–) – 0.3 to (V+) + 0.3 V passt doch: 0V-0,3V - 3,3V+0,3V = -0,3V - +3,6V und 0,7V*4 =2,8V
Sebastian R. schrieb: > Moment. 1V und 1.7V liegen doch problemlos im Bereich zwischen -0.3V (0V > - 0.3V) und 3.6V (3.3V + 0.3V). Also interessieren sich die Schutzdioden > dafür nicht... Sorry mein Fehler habe das Datenblatt falsch gelesen, Du hast natürlich recht. Irgendwie war ich da gedanklich auf einer anderen Schiene. Jetzt beim genauen Lesen habe ich auch gesehen, wie Du das mit den 1V und den 1,7V meinst. Wie hast Du diese Spannungen denn eingespeist? Mal mal die Schaltung auf, das ist besser als Prosa. Zweitens wie hast Du die Spannungen festgestellt? Vermutlich mit dem Voltmeter zwischen den Eingängen und GND gemessen. Ich fürchte da kommt am Ende Murks raus. Interessant ist die Differenzspannung die an den Eingängen anliegt, also direkt an den Eingängen gemessen.
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Jack S. schrieb: > Ps: Wenn ich eine Spannung an Vref anlege ändert dies nichts an der > Verstärkung ... Funktion. Denn die Verstärkung ändert sich durch die Vref sowieso nicht. Bestenfalls der Offset der Ausgangsspannung. Allerdings ist es schon sehr seltsam, dass sich da gar nichts tut, denn der Anschluss wirkt sich ja direkt auf den Ausgangsverstärker A3 aus. > Beispielsweise habe ich an Vin- 1V anliegen und an Vin+ 1,7V anliegen > und erhalte als Vout 1,3V. Und wenn du da mal 1,0V und 1,1V anlegst? Was kommt heraus, wenn du an beiden Eingängen 1,0V anlegst? Jack S. schrieb: > Sebastian R. schrieb: >> 2.8V >> Also auch im gültigen Bereich. > Genau das hatte ich mir auch gedacht Kommt auf die Last an. Siehe Diagramm 26 im DB.
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Ich würde mal die Brückenschaltung in Abb. 35 des Datenblattes aufbauen. Die 5 Widerstände sind doch schnell zusammen geknüppert. 1 Widerstand davon als Einstellregler. Messinstrumente an Eingang und Ausgang und mal ein bissel rum spielen. Da sieht man sofort ob er tut und ob er korrekt tut. Gasnz profane Frage: Den Rg mal kontrolliert ob der wirklich 33kOhm ist? Ist mir auch schon passiert das ich versehentlich den falschen eingelötet habe.
Der Verstärker verstärkt erst die Eingangsspannungen und bildet dann die Differenz. Die Zwischenergebnisse dürfen also nicht zu groß werden.
Heiner B. schrieb: > Der Verstärker verstärkt erst die Eingangsspannungen und bildet dann die > Differenz. Du hst dir mal die Funktionsweise eines Instrumentenverstärkers angeschaut? [ ] ja [X] nein https://de.wikipedia.org/wiki/Instrumentenverst%C3%A4rker
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Heiner B. schrieb: > Der Verstärker verstärkt erst die Eingangsspannungen und bildet > dann die > Differenz. Die Zwischenergebnisse dürfen also nicht zu groß werden. Sicher? Bei einer Vollbrücke liegt U/2 an den Eingängen. Damit dürfte die Verstärkung niemals größer als 2 sein, womit der Verstärker bei Brückenschaltungen nutzlos und der Gedanke des differentiellen Einganges hinfällig wäre.
Heiner B. schrieb: > Datenblatt Figure 20ff > > Kapitel 7.4.2 Bitte verlinken, dass wir vom gleichen Datenblatt reden
Udo S. schrieb: >> Datenblatt Figure 20ff >> >> Kapitel 7.4.2 > > Bitte verlinken, dass wir vom gleichen Datenblatt reden Wenn nichts anderes steht, dürfte das hier im µC.net verlinkte Datenblatt gemeint sein
Die gewünschten 2,8 V (oder rein rechnerisch sogar 2,82 V) können nicht ganz erreicht werden, da vorher der OpAmp A₁ an die 0V-Rail stößt, aber es sollten deutlich mehr als 1,3 V möglich sein. Ich gehe mal davon aus, dass REF mit GND verbunden und nicht offen gelassen wurde.
Stimmt schon, in der ersten Stufe ist A2 übersteuert. Die Differenzspannung von 0.7V liegt über R_g , A2 muss 0.7V/33k*50k=1.06V Differenz zu U- =1V aufbauen. Das kann er nicht. U_ref auf GND?
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Henrik, ich muss mich bei dir entschuldigen. Du hast recht! Scheint so, dass ich mir die Innenschaltung des INA nicht genau angeschaut habe. Einzige Entschuldigung von meiner Seite: Ich dachte du meinst mit Heiner B. schrieb: > Der Verstärker verstärkt erst die Eingangsspannungen Dass z.B. 1V zuerst auf 4V verstärkt wird. Statt dessen wird eben nur die Differenz verstärkt, aber wie du korrekt schreibst Henrik V. schrieb: > Die Differenzspannung von 0.7V liegt über R_g , A2 muss > 0.7V/33k*50k=1.06V Differenz zu U- =1V aufbauen. kommt er hier auch an die Grenze.
Wie Xalu richtig und etwas schneller bemerkte ist es A1 und nicht A2 ;) Mit dem INA188 könnte es noch klappen
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Im Datenblatt INA188 Blockschaltbild 7.2 sieht man: zuerst werden die Eingangssignale jeweils mit V/2 verstärkt und dann die Differenz gebildet.
Heiner B. schrieb: > zuerst werden die Eingangssignale jeweils mit V/2 verstärkt und dann die > Differenz gebildet. Genauer gesagt: Das Differenzsignal wird mit ±V/2 verstärkt und jeweils das Gleichtaktsignal hinzuaddiert. Durch den anschließenden Subtrahierer wird das Gleichtaktsignal eliminiert. Dadurch, dass das Gleichtaktsignal nur mit Faktor 1 in die Ausgangssignale der beiden Eingangs-Opamps eingeht, ist der Aussteuerbereich größer als wenn beide Eingangssignale völlig getrennt voneinander verstärkt würden.
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Vielen Dank für die zahlreichen Antworten. Ich erzeuge die Spannung von Vin+ mit einem Netzteil und einem einfachen Spannungsteiler (der Einfachheit halber) und die Spannung an Vin- wird über ein geglättetes PWM-Signal des Microcontrollers erzeugt (PWM + Spannungsfolger für stabiles Signal). Das Ding hierbei ist, dass dieses PWM-Signal zum einen an den Vin- Eingang geht und zum anderen an den Vref-Eingang geht. Dies ist bedingt durch die Messschaltung der Einstabmesskette. Gemessen habe ich das Signal zum einen über den ADC des uC, ein Multimeter und ein Oszi und erhalte jeweils die gleichen Werte. Anbei sind zum einen der Schaltplan und zum anderen ein Ausschnitt aus dem Layout (bitte seid nachsichtig mit mir dies ist meine erste Platine und ich weiß es könnte besser sein). OPV_VREF ist in diesem Fall das stabilisierte PWM-Signal aus dem Spannungsfolger.
> Instrumentenverstärker
Das Ding heisst "Instrumentierungsverstärker"!
Einen "Instrumentenverstärker" hängt man an seine E-Gitarre.
Cartman E. schrieb: >> Instrumentenverstärker > > Das Ding heisst "Instrumentierungsverstärker"! Es gibt nicht nur Musikinstrumente, sondern auch Messinstrumente. In beiden werden mitunter Verstärker eingesetzt. "Instrumentierung" ist ein Begriff aus der Musik und bezeichnet die Verteilung der Stimmen einer musikalischen Komposition auf die einzelnen Instrumente: https://de.wikipedia.org/wiki/Instrumentation "Instrumentierungsverstärker" ist eine schlechte Übersetzung (ein so genannter falscher Freund) des englischen "instrumentation amplifier". Im Englischen bezieht sich der Begriff "instrumentation" tatsächlich meist auf Messinstrumente https://en.wikipedia.org/wiki/Instrumentation und seltener auf die musikalische Instrumentierung. > Einen "Instrumentenverstärker" hängt man an seine E-Gitarre. Diese Dinger nennt man gemeinhin nicht Instrumentenverstärker, sondern Gitarrenverstärker. Es kann aber nicht gänzlich ausgeschlossen werden, dass im Inneren des einen oder anderen modernen Gitarrenverstärkers ein Instrumentenverstärker werkelt, der dann dann seinem Namen sogar doppelt Ehre macht ;-)
Jack S. schrieb: > Das Ding hierbei ist, dass dieses PWM-Signal zum einen an den Vin- > Eingang geht und zum anderen an den Vref-Eingang geht. Da Vref zum Ausgangssignal addiert wird, müsste die Ausgangspannung rein rechnerisch 4 · (1,7V - 1,0V) + 1,0V = 3,8V sein. Dann übersteuert snicht nur A₁, sondern auch A₃.
Wenn ich nun jedoch die 1,7V auf beispielsweise 1,3V o.ä. verringere, erhalte ich stets nicht die gewünschte Verstärkung.
Jack S. schrieb: > dies ist meine erste Platine Wie sieht die Platine so aus? Kann der OPV auch einfach kaputt sein? Überall die richtigen Bauteile drin? Den korrekten MCP6001R aufgelötet? Den gibt's mit verschiedenen Buchstaben und Pinouts. Jack S. schrieb: > Ich erzeuge die Spannung von Vin+ mit einem Netzteil und einem einfachen > Spannungsteiler (der Einfachheit halber) Was hat der Spannungsteiler für einen Widerstand? Und wo hast Du den angeschlossen? Jack S. schrieb: > Wenn ich nun jedoch die 1,7V auf beispielsweise 1,3V o.ä. verringere, > erhalte ich stets nicht die gewünschte Verstärkung. Du musst systematisch vorgehen. Ich würde: - R9 entfernen. - Die Leiterbahn vom REF-Eingang, die unterm INA333 vorkommt, kurz vor der Verzweigung trennen. - Die Leiterbahn vom INA333 nach dem Testpoint trennen, so dass nur der Testpunkt am Ausgang hängt. - C13 durch Brücke ersetzen. - An PGND 1,5 Volt anlegen. - An PRB 1,7 Volt anlegen. Dann musst Du folgende Werte messen können: - Direkt am Pin 2 und 1 müssen 1,5 Volt sein. - Direkt am Pin 3 und 8 müssen 1,7 Volt sein. - Vom Pin 8 zu Pin 1 müssen logischerweise 0,2 Volt sein. Die müssen auch am Widerstand R4 so vorhanden sein. - Am Ausgang müssen dann 0,8 Volt sein.
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Richtig verlötet sind die Bauteile. Ob sie defekt sind muss ich an den anderen Platinen austesten. Den Spannungsteiler habe ich aus einem Poti (max. 8,8kOhm) und einem 10kOhm Widerstand aufgebaut. Michael schrieb: > Du musst systematisch vorgehen. Ich würde: Das probiere ich dann auch mal. Ich wollte zuerst versuchen einen Fehler ohne Demontage zu identifizieren. Ich hatte anfangs erst angenommen, dass ich aufgrund der einseitigen Spannungsversorgung einen falschen Rg berechnet habe. Ich denke aber nicht dass dies das Problem ist. Durch den Poti kann ich auch Ud verändern wobei mir auffällt, dass die Verstärkung bei zunehmender Ud abnimmt was mir auch komisch vorkommt.
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