ich versuche gerade, OPs (vor allem differentielle) und Intrumentenverstärker besser zu verstehen und habe die angehängte Schaltung mit dem INA333 aufgebaut - die allerdings so nicht funktioniert. Zunächst ohne, dass ich mir erklären konnte, warum:
die Eingangspegel befinden sich innerhalb der common-mode voltage range
der Ausgang ist referenziert auf mid-supply
Die Verstärkung beträgt G=101, und ja, der Ausgang kommt gefährlich nach die Rails, aber das ist nicht das eigentliche Problem.
Ich habe etwas herumgerechnet und festgestellt, dass innerhalb des Instrumentenverstärkers "-938mV" auftreten. Und hier liegt das Problem, weil das eine Single-Supply-Schaltung ist. Für AC-Signale kann ich wohl auch für den Eingang eine Spannung definieren, um die mein Signal sich bewegt (siehe Anhang). Aber für DC-Signale - wie das in meiner Schaltung - dürfte das nicht funktionieren.
Gibt es einen eleganten und nach Möglichkeit unkomplizierten Weg, die 24mV, die über den 1kR-Widerstand abfallen um einen bestimmten Pegel anzuheben?
meine Formulierung war nicht ganz korrekt. Die -938mV treten nur theoretisch auf - und wie gesagt /innerhalb/ des Chips. Die Rechnung ist etwas zu unübersichtlich, um sie hier in Schriftform zu wiederholen, aber ich hab sie mit Hilfestellungen aus InAmp-Analysen auf YT gemacht. Dort wurde auf das gleiche Problem eingegangen.
Ja... -938mV. Weil das aber natürlich nicht sein kann, geht der da unten stattdessen gegen 0V - oder seiner negativen Rail. Und damit kommt nur noch unvorhersehbares Zeug raus. Ich müsste noch mal messen, aber auf jeden Fall hat die Verstärkung nichts mit G=101 zu tun.
Du bist nicht der erste, und wirst auch nicht der letzte sein. Der erlaubte Eingangsspannungsbereich (CM) hängt bei solchen Verstärkern von der Verstärkung ab. In deinem Fall (V=101) musst du etwa 1,3V von den Rails weg bleiben.
Gibt es einen eleganten und nach Möglichkeit unkomplizierten Weg, die
24mV, die über den 1kR-Widerstand abfallen um einen bestimmten Pegel
anzuheben?
Es gibt spezielle Chips für Strommessungen wie etwa der INA199.
Im Prinzip verwendet der einen Differenzverstärker ohne die beiden ersten OPV in deinem Bild. Deine Überlegungen sind richtig. Der externe INA Widerstand zum Einstellen der Verstärkung sieht genau die Eingangsspannung. Der Strom durch den Gain-Widerstand ist daher Vin/RGain. Dieser Strom muss auch durch die internen Widerstände des INA fliessen (etwa Rx=50k). Damit kannst du ganz einfach die internen Spannungen abschätzen. Die untere Spannung ist V_Unten - Vin/RGain * Rx und die obere interne Spannung ist V_Oben + Vin/RGain * Rx.
Es gibt spezielle Chips für Strommessungen wie etwa der INA199.
Im Prinzip verwendet der einen Differenzverstärker ohne die beiden
ersten OPV in deinem Bild.
Ich möchte am Ende tatsächlich einen INA229 benutzen, ein 20-Bit Strom-Mess-Sensor. Allerdings ist mein Messsignal zu klein und würde den Messbereich des INA229 nie ausreizen. Deshalb möchte ich das Ganze vorverstärken, was sich aber irgendwie als schwierig gestaltet - quasi an jeder einzelnen Stelle des Gesamtkonzepts. Deshalb möchte ich noch mal von Grund auf anfangen, systematisch an die Sache ranzugehen.
Genauer gesagt wollte ich ursprünglich einen THP210 benutzen, um das Signal für den INA229 vorzuverstärken. Der THP210 ist ein "Vollsymmetrischer Operationsverstärker" (Übersetzung nach Wiki), der es ermöglicht, für den Input die Common-Mode-Spannung zu definieren. Aber mit dem hab ich auch nur Mist produziert.
Aber verstehe ich das dann richtig, dass es nicht die beste Idee ist, ein DC-Signal shiften zu wollen? Ist es dann besser, sich mit kleinen mehrstufigen Gains innerhalb der Common-Mode-Grenzen zu bewegen?
Gibt es einen eleganten und nach Möglichkeit
unkomplizierten Weg,
Aber ja -- sogar zwei:
Reduziere die Verstärkung.
Versorge den InAmp symmetrisch.
Ach so... dritter Weg: Anderen InAmp wählen; es gibt
welche, bei denen man die Verstärkung von erster und
zweiter Stufe getrennt einstellen kann.
Dann kannst Du z.B. Differenzverstärkung=10 und
Nachverstärkung=10 wählen und bist das Problem los.
Nein, der INA199 hat das Problem nicht. Das ist ein Differenzverstärker
mit vier Widerständen und kein Instrumentenverstärker.
Der Ina229 hat einen 40 mV Messbereich, und müsste doch recht gut
passen?
Ich hab jetzt leider schon ein paar THP210 hier, deshalb würde ich weiter versuchen, die zum Laufen zu bringen. Aber theoretisch sollten sich die Beiden ja nicht viel nehmen.
Gibt es einen eleganten und nach Möglichkeit
unkomplizierten Weg,
Aber ja -- sogar zwei:
Reduziere die Verstärkung.
Versorge den InAmp symmetrisch.
Das hab ich befürchtet.
Aber okay, mit einer Verstärkung von 11 statt 101 funktioniert das (im Rahmen der Messgenauigkeit) tatsächlich wie auf dem Papier.
Wie ich jetzt genau weitermache, muss ich mir noch überlegen, aber ich bin zumindest froh, dass ich das Ding jetzt endlich mal verstanden habe.
Teile Deinen Gainwiderstand (2×500Ω) und lege die Mitte auf eine
Spannung knapp unter 238mV.
Gruß
Jobst
Dann verliert man natürlich den Vorteil der guten Gleichtaktunterdrückung wenn die Widerstände nicht jeweils exkat gleich sind, bzw. die verstärkung muss jeweils exkat gleich sein.
Dann verliert man natürlich den Vorteil der guten
Gleichtaktunterdrückung
Ob der TE die wirklich braucht?
der TE schreibt'
"ich versuche gerade, OPs (vor allem differentielle) und
Intrumentenverstärker besser zu verstehen und habe die angehängte
Schaltung mit dem INA333 aufgebaut - die allerdings so nicht
funktioniert."
das mit dem "verstehen" wird nix wenn man eine falsche Lösung verfolgt, er versucht Instrumentenverstärker zu verstehen der Eigenschaft es nun mal ist, das sie eine Gleichtaktunterdrückung aufweisen.
Die Lösung mit den 2 x 500 und den Mittelpunkt auf Masse, machen aus dem Instrumentenverstärker zwei nichtinvertierende verstärker gefolgt von einem "Subtraierer" (Anführungszeichen deshalb weil das oft so betont wird hier, das dies kein echter Differenzverstärker ist, wobei Differenz und subtraieren, was solls ) bzw. Differenzverstärker
Ob der TE den Zusammenhang wirklich verstehen muss, klar hier sind viele die ...
Ob der TE den Zusammenhang wirklich verstehen muss, klar hier sind viele
die ...
Hier sind in der Tat viele, die die Fragestellung des TE so zurechtbiegen damit sie ihre Antwort als korrekt darstellen können.
Das braucht der TE eh nicht, woher weiß man das, nee, weiß man nicht
Andersherum, wenn man zu eine Frage die unvollständig ist selber mal schreibt, unter der Annahme das ... gilt ...
Dann wird direkt dagegen gehalten, woher willst du das wissen, neine weiß ich nicht, deswegen habe ich ja die Annahme deutlich gemacht.
Was lernt man daraus, lege dich nicht mit den alten Hasen aus dem Forum an, die wissen alles besser, da hast du keine Chance und erst recht nicht mit Fakten
Dann verliert man natürlich den Vorteil der guten
Gleichtaktunterdrückung
Ob der TE die wirklich braucht?
So wie es der TE gezeichnet hat, braucht er die Gleichtaktunterdrückung nicht, da das Gleichtaktsignal proportional zum Strom ist, und rauskalibriert wird (ist praktisch ein Verstärkungsfehler).
Dann verliert man natürlich den Vorteil der guten
Gleichtaktunterdrückung
Ob der TE die wirklich braucht?
So wie es der TE gezeichnet hat, braucht er die Gleichtaktunterdrückung
nicht, da das Gleichtaktsignal proportional zum Strom ist, und
rauskalibriert wird (ist praktisch ein Verstärkungsfehler).
So wie das gezeichnet ist, braucht man keinen Instrumentenverstärker, da kann man den Widerstand auch gegen masse abschließen, es ist auch kein unbekannter Verbraucher zu sehen. Also das war kein Argument
Aber es war ja, das er verstehen wollte wie es funktioniert
Er will verstehen wie Instrumentenverstärker funktionieten, wenn man dann was anderes draus macht und das andere versteht führt das nicht zum Ziel das eigentliche Problem zu verstehen
Wer aber partout immer recht haben will wird das natürlich nicht gelten kassen
Wie messguru32 aber geschrieben hat, widersprechen sinnlos und für Fakten ist hier eh kein Platz
Er will verstehen wie Instrumentenverstärker funktionieten, wenn man
dann was anderes draus macht und das andere versteht führt das nicht zum
Ziel das eigentliche Problem zu verstehen
das mit dem "verstehen" wird nix wenn man eine falsche Lösung verfolgt,
IBTD.
Gerade dann, wenn man über den Tellerrand hinausblickt auch und die Eigenschaften "falscher Lösungen" versteht, kriegt man den Überblick um zu bewerten, wann ein InAmp zur Lösung bestimmter Probleme beiträgt und wann eher weniger.
Der InAmp im Eröffnungspost immerhin nur als zweites genannt.
Ich habe tatsächlich ein übergeordnetes Ziel, was ich in einem anderes Thema (Beitrag "OPV - Verstärkung kleiner Spannungen nicht wie berechnet") schon mal erwähnt hab. Ich möchte letztendlich sehr kleine Ströme messen, bin aber immer wieder auf neue Probleme gestoßen. Also hab ich mein Konzept erstmal beiseite gelegt, jeden einzelnen Schritt davon separat aufgebaut und geschaut, wo eigentlich die Probleme liegen.
In diesem Thema habe ich eigentlich nur nach einer Lösung dafür gesucht, dass ich entgegen meiner Intuition nicht einfach kleine Spannungen 100-fach verstärken kann.
In diesem Thema habe ich eigentlich nur nach einer Lösung dafür gesucht,
dass ich entgegen meiner Intuition nicht einfach kleine Spannungen
100-fach verstärken kann.
Kleine Spannungen können einfach verstärkt werden, nur auf die Intuition von einem E-Technik Laien würde ich mich da nicht verlassen :-). Ohne deine Anwendung im Detail zu kennen kann man nur allgemeine Ratschläge geben. Bei so kleinen Strömen hängt vieles von der konkreten Anwendung ab.
Jedenfalls kostet deine Salamitaktik einen Haufen Zeit und Mühe, und führt uns in die Irre. Unterm Strich bringt das keine Lösung deines Problems. Warum überhaut ein neuer Thread dafür?
Also ein allgemeiner Rat: Kauf dir ein ordentliches 7.5 Digit Multimeter, das Ding kann so kleine Spannungen problemlos messen, und hat eine PC Schnittstelle zum Auslesen der Daten.
In diesem Thema habe ich eigentlich nur nach einer Lösung dafür gesucht,
dass ich entgegen meiner Intuition nicht einfach kleine Spannungen
100-fach verstärken kann.
Doch, das kannst Du schon, aber der Weg dahin will erarbeitet werden, wie Du ja schon selbst bemerkt hast.
Der Kardinalfehler diesmal war, ohne Not Single-Supply haben zu wollen. Das erfordert immer irgendwo die Berücksichtigung von deutlich mehr technischen Randbedingungen, als bei Dual-Supply. Letzteres ist für den Anfang deutlich einfacher zu handhaben.
Jedenfalls kostet deine Salamitaktik einen Haufen Zeit und Mühe, und
führt uns in die Irre. Unterm Strich bringt das keine Lösung deines
Problems. Warum überhaut ein neuer Thread dafür?
Weil es je nach Forum und je nach Person nicht gern gesehen wird, wenn sich neue Fragen auftun und die dann das eigentliche Thema in etwas total Chaotisches, Unorganisiertes abdriften lassen. Zudem ist schnell mal die Geduld der Leute überreizt, wenn sich neue Fragen auftun - und die Antwort, "studier einfach mal E-Technik, bevor du hier die Leute nervst", hilft dann auch niemandem wirklich weiter.
Ich hatte ja eigentlich eine relativ klare Frage gestellt. Ich dachte, die lässt sich ebenso einfach beantworten - gern auch mit "nein". Aber auch wenn es nicht so wirkt, habe ich allein aus diesem Thread hier schon wieder Einiges mitgenommen. Ich hab das halt nicht gelernt.
Der Kardinalfehler diesmal war, ohne Not Single-Supply haben zu wollen.
Ja, da stimm ich dir zu. Ich fand es auf den ersten Blick leichter, sich nicht noch um eine weitere geglättete Spannungsquelle kümmern zu müssen, die dann auch noch extra verlegt werden möchte. Aber so langsam wird der Mehraufwand dafür tatsächlich etwas unangenehm.
Ich nutze für wirklich saubere 3.3V und 5V supergern den LP3871. Und dafür hab ich bisher keinen gleichwertigen, negativen Gegenpart gefunden, so dass ich dann meist doch versuche, darauf zu verzichten.
Ist schon etwas angestaubt, aber immer noch wahr und vielleicht hilft es
ja:
InAmpProblem.png
(5,9 KB)
InAmpAC.png
(32 KB)
