Instrumentenverstärker

Gast #501171 
Hallo

ich muss für die Lehrwerkstatt die Genauigkeit eines Messverstärkers 
bestimmen. Das Schaltbild ist im Anhang. Wie ich auf die Gleichung der 
Ausgangsspannung komme habe ich hinbekommen mit dem 
Superpositionsverfahren.

Ua=R2/R1(v1-v2)

Dafür habe ich angenommen, so wie es in dem Buch hier steht, dass die 
R3's alle gleich gross sind, dann kürzen die sich ja raus. Mein Meister 
sagt aber, wenn man das mit Bauteilen aufbaut, nie so ist. Ich soll 
jetzt so rechnen das die Widerstände um 1% vom Wert abweichen. Die 
Temperatur soll ich einfacherhalber als konstant annehmen.

Was für eine Fehlerrechnung kann ich da nehmen? Hat von euch jemand 
soetwas schonmal gemacht? Ich kann auch ein bisschen Differential und 
Integralrechnung.

Dankesehr, Kai
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Gast 
Nun, die sogenannte Kalibrierfunktion hast du ja schon.
Du musst diese jetzt so erweitern, dass alle interessanten Größen 
vorkommen:
Also benötigst du eine Funktion:

UA=f(R1,R2,R3,T,U1,U1,....)

Diese Funktion ist partiell nach allen interessanten Größen abzuleiten, 
und der Betrag dieser ist mit der Schwankung zu multiplizieren.
siehe dazu:

http://de.wikipedia.org/wiki/Fehlerfortpflanzung
(Kapitel Fehlergrenzen)

bsp:

Ua = 3U1 + U2

dUa          dUa
--- = 3   ;  --- = 1
dU1          dU2


Ua + delta_Ua = 3U1+U2 + 3*delta_U1 + 1*delta_U2
      ^          ^       ^   ^        ^   ^
      |          |       |   |        |   Absolutfehler der Messung U2
      |          |       |   |        Ableitung von oben
      |          |       |   Absolutfehler Messung U1 = U1*0.01  (1%)
      |          |       Ableitung von oben
      |          Originalwert
      Abweichung durch Fehler
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Gast 
Wenn Du von realen Bauteilen ausgehst, dann bekommst Du ja niemals 
gleiche Widerstaende. Zuerst muesstest Du die Gleichung mit R2A, R2B und 
ggf mit  R3A und R3B entwickeln. Dann leitest Du die Gleichung jeweils 
nach diesen Widerstaenden ab und bekommst die Empfindlichkeit der 
Schaltung bezueglich dieser Widerstaende. Aber Dein Meister will ja 
keine allgemeine Loesung, die er sich vermutlich genausowenig wie ich so 
einfach aus dem Aermel schuetteln kann. Rechne doch einfach mal mit R2A 
= 1.01 RA und R2B = 0.99 RA, um die 1 % Toleranz zu erfassen.

Ausserdem muessten Schaltungssimulationsprogramme (z.B Switchercad) so 
etwas koennen.
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R1 und R2 bestimmen die Verstärkung und die R3 bestimmen die 
Gleichtaktunterdrückung.


Allerdings wird diese Schaltung selten verwendet, weil sie einen 
gravierenden Nachteil hat:

Bei Gleichtaktaussteuerung können OV1 und OV2 schnell übersteuern, 
obwohl die Differenzspannung klein ist.

Daher ist diese Schaltung nur geeignet, wenn ein Eingang nahe 
Massepotential hat.


Peter
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Gast 
@Matthias

Genau so etwas hab ich gesucht. Das wird ja ein Spass mit den ganzen 
Ableitungen.

@Uwe
Doch will er, leider. Ist grad wenig los hier. Deshalb die 
Beschäftigungtherapie.

@Peter
Verstehe ich nicht so ganz. Ich soll damit einen Drucksensor verstärken.
Der liefert mir eine Potentialdifferenz von +/-25mV maximal. Dafür ist 
diese Schaltung doch gedacht oder bin ich da ganz auf dem Holzweg?
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Gast 
Einen Instrumentierungsverstärker baut man so und so nicht diskret 
auf... die Temperaturkompensation & CMRR wird dadurch kompensiert das 
man das ganze aus einem Wafer baut... d.h. nahezu baugleichheit... wenn 
alles den selben Temperaturgang hat, wird es durch den nachgeschalteten 
Subtrahierer eh ausgeglichen...
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Gast 
@Jürgen

Das kann schon sein nur geht es meinem Meister nur um den Weg und nicht 
um das Ziel.

@Peter

Danke, wenn ich soetwas später mal machen muss, merk ich mir den 
schonmal vor.
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Gast 
> Ausserdem muessten Schaltungssimulationsprogramme (z.B Switchercad) so
> etwas koennen.

Nur leider kann SwCAD keine Monte Carlo-Analyse von Haus aus.
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