LTSpice Instrumentenverstärker

[Laurent (lorensso)]

Hallo,
Ich bin neu auf diesem Gebiet und beschäftige mich mit 
Instrumentenverstärkern.
Ich simuliere gerade eine Verstärkerschaltung und stoße dabei auf ein 
Problem. In der Grafik „Unbenannt1“ ist der Schaltplan zu sehen.

Ich möchte die Spannung verstärken. Theoretisch sollte die 
Ausgangsspannung 0 Volt betragen.

Als erste Stufe verwende ich zwei Instrumentenverstärker (LT1167) mit 
einer Verstärkung von 1. In der zweiten Stufe folgt ein weiterer 
Instrumentenverstärker (als Differenzverstärker) sowie zwei gleich große 
Widerstände.

Im Simulationsergebnis ist jedoch zu sehen, dass die Ausgangsspannung 
nicht genau 0 Volt beträgt(Unbenannt), insbesondere bei steigenden 
Frequenzen.

Kann jemand erklären, warum die Spannung in diesem Fall nicht exakt 0 V 
ist?

Kann mir jemand einen Vorschlag machen, wie ich die Schaltung verbessern 
kann?
Ich möchte, dass die Ausgangsspannung auch bei steigenden Frequenzen 
möglichst nahe bei 0 V bleibt(siehe Schaltung.asc).

Viele Grüße

[Wolfgang D. (blitz_f)]

Moin,
Beschaltung von Pin 1 nach Pin 8 fehlt. Datenblatt lesen (und 
verstehen).
Gruß, W.

[Laurent (lorensso)]

HALLO;

danke für die Antwort.

ich habe die beiden ersten Instrumentenverstärker absichtlich auf eine 
Verstärkung von 1 eingestellt. Sie dienen lediglich dazu, die 
Eingangsspannungen über die Widerstände an den dritten 
Instrumentenverstärker (Differenzverstärker) weiterzuleiten.

viele Grüße

[Wolfgang D. (blitz_f)]

Wie????
Ist bei Dir die Verbindung Pin1 zu Pin 8 offen?

[Lothar (Firma: HZB) (analog_art)]

Ohne den Widerstand hat er Gain 1 - wie er es will.
Datenblatt lesen und verstehen.

Und das zu steigenden Freuqenzen die Ausgangsspannung nicht mehr Null 
ist - ist ein Thema der mit höherer Frequenz schlechter werdenden 
Gleichtaktunterdrückung.

Auch hier Datenblatt lesen und verstehen.


Das "Problem" haben alle Instrumentationsverstärker. Einer mehr einer 
weniger, je nach Qualität, Schnelligkeit, Beschaltung und dann ganz 
schlimm der praktische Schaltungsaufbau mit seinen parasitären 
Streukapazitäten.
Da kann es dann später viel schlimmer als in der Simu aussehen.

[Laurent (lorensso)]

Danke für die Antwort

haben Sie Tipps für mich, wie ich die Schaltung verbessern kann? Ich 
habe schon mehrere Instrumentationsverstärker probiert aber ich sehe 
immer das gleiche Verhalten.

[Wolfgang D. (blitz_f)]

Moin,
ja, pardon, mein Fehler. Pin 1 zu Pin 8 offen ---> G = 1.
Ist also korrekt.

[Bernhard (bernhard_123)]

Der Vorteil von Instrumentenverstärkern ist doch, dass die beiden 
Verstärker zum Entkoppeln, hier U1 und U2, bereits eingebaut sind.

Nach diesen Verstärkern folgt intern ein Differenzverstärker mit 
einstellbarer Verstärkung. Der belastet dann die Eingänge nicht.

Dass die Verstärkung mit steigender Frequenz abnimmt, ist bei allen 
Verstärkern der Fall, sonst würden sie schwingen.

Bernhard

[Lutz V. (lvw)]

Bernhard schrieb:
> > Dass die Verstärkung mit steigender Frequenz abnimmt, ist bei allen
> Verstärkern der Fall, sonst würden sie schwingen.
>
> Bernhard

Na ja - nicht so ganz richtig, oder?
Es ist ja gerade die mit abnehmender Verstärkung verknüpfte 
Phasendrehung, welche zur Schwingneigung führt bei Systemen mit 
Gegenkopplung.

[Lutz (luka78)]

Hallo,

schau dir die Ergebnisse U1 und U2 in der Zeitdomän Simltaion an bei 
100kHz und 3V amplitude, da kannst du dir im Wavevier die differenz 
V(n005)-V(n006) anschauen. Dann siehst du, das der Gleichspannungspegel, 
die Gleichtaktunterdrückung den U2 "verfälscht"

Lösung wäre auf U1 und U2 zu verzichten, was macht deine Schaltung
U2 rechnet A-B
U1 rechnet B-C
U3 rechnet U2-U1
==> Out = (A-B) - (B-C) = A - 2B - C mit C=0 (GND)
--> Out = A - 2 B = 2 A/2 -2B = 2( A/2-B)
--> Out / 2 = A/2 - B

d.h. Schaltungstechnisch, du nimmst nur U3 und hast parallel zu R sensor 
und Rref einen weiteren referenzspannungsteiler, also eine Vollbrücke 
mit einem Sensor drin und machst die Verstärkung U3 von Gain=2 auf Gain 
= 4, das ist dann eine äquivalnet Schaltung mit ca 1.1mV bei 100kHz im 
Vergleich zu 9mV

mit einem C-Trimmer parallel zu Rref2 kann man in der Simulation das 
Ertgebnis nochmals optimieren, aber ob das in der Praxis hilft hängt 
davon ab wie weit oder eng der Arbeitsbereich sein soll

[Lothar (Firma: HZB) (analog_art)]

Ja, Trimmer an mindestens einer Stelle. Das können Kondensatoren oder 
Widerstände, oder beides in Reihe sein, können deutliche Verbesserungen 
der Gleichtaktunterdrückung bei höheren Frequenzen bringen.

Ich würde mal rumspielen statt 820 Ohm 8,2 Ohm und zweimal rund 
Verstärkung zehn einstellen.

[Lutz (luka78)]

Lothar schrieb:
> Ja, Trimmer an mindestens einer Stelle. Das können Kondensatoren oder
> Widerstände,

da es über die Frequenz schlechter wird, wären Kondensatoren besser

DC passt es ja