Differenz- oder Instrumentenverstärker?

[Bernd Maier]

Hallo,

ich schau mir gerade OpAmp Grundlagen an und hätte mal die folgende Frage:

Angenommen Ich hätte eine Spannung Vm zwischen 0,6 und 1,6V. Weiterhin 5V
Vcc und 0V GND. Vm soll nun für einen ADC auf 0-5V linear verstärkt werden.

Falls ich nun Vm mit einem 'großen' Strom belasten könnte, ohne das
Messergebnis dadurch stark zu verfälschen, dann könnte ein einziger
Rail-to-Rail Opamp in Differenzverstärkerschaltung diese Aufgabe erfüllen?

Eine Instrumentenverstärkerschaltung mit 3 Opamps bräuchte man also nur,
wenn man
1) eine hohe Eingangsimpedanz braucht und
2) nur 'normale' Opamps (nicht Rail-to-Rail) hat und einen Offset braucht?

Grüße Bernd

 

[Stefan Heinzmann]

Bernd Maier schrieb:

Hallo,

ich schau mir gerade OpAmp Grundlagen an und hätte mal die folgende Frage:

Angenommen Ich hätte eine Spannung Vm zwischen 0,6 und 1,6V. Weiterhin 5V
Vcc und 0V GND. Vm soll nun für einen ADC auf 0-5V linear verstärkt werden.

Falls ich nun Vm mit einem 'großen' Strom belasten könnte, ohne das
Messergebnis dadurch stark zu verfälschen, dann könnte ein einziger
Rail-to-Rail Opamp in Differenzverstärkerschaltung diese Aufgabe erfüllen?

Eine Instrumentenverstärkerschaltung mit 3 Opamps bräuchte man also nur,
wenn man
1) eine hohe Eingangsimpedanz braucht und
2) nur 'normale' Opamps (nicht Rail-to-Rail) hat und einen Offset braucht?

Der erste Grund ist der entscheidende. Ein Instrumentenverstärker kann
darüberhinaus mit einem einzigen Widerstand in der Verstärkung
eingestellt werden.

In Deinem Fall brauchst Du ja einen Rail-to-Rail Ausgang, und zwar
unabhängig davon ob Differenzverstärker oder Instrumentenverstärker,
wegen dem gewünschten Ausgangsspannungsbereich. Ich weiß nicht was Du
mit "Offset" meinst. Falls es um die 0,6V geht, kannst Du die ja auch
bei einem normalen Differenzverstärker subtrahieren.

Vorsicht übrigens bei Rail-to-Rail Ausgängen: Die gehen zwar nominell
bis zur Versorgungsspannung, aber in deren Nähe werden sie zusehends
schlapper. Bis ganz an die Versorgungsspannung heran kommt man nur, wenn
man den Ausgang nicht belastet. Wenn der ADC wirklich den gesamten
Betriebsspannungsbereich überstreicht, und man bis an die Ränder genau
bleiben will, dann könnte es sein daß es besser ist, die OpAmps mit
höheren Spannungen zu versorgen, was auch den Rail-to-Rail Ausgang
überflüssig macht.

Zu Instrumentenverstärkern ist noch zu sagen, daß sie üblicherweise eine
Mindestverstärkung > 1 haben. Es gibt übrigens auch eine Variante mit
nur 2 OpAmps. Und man kann sie fertig aufgebaut auf einem Chip kaufen,
wodurch üblicherweise die Gleichtaktunterdrückung besser wird, weil die
Widerstandsverhältnisse speziell getrimmt sind. Das kann in besonders
gestörter Umgebung nützlich sein.

--
Cheers
Stefan

 

[MaWin]

Bernd Maier <gagalus@directbox.com> schrieb im Beitrag <bvm6ht$ucvg2$1@ID-68715.news.uni-berlin.de>...

Angenommen Ich hätte eine Spannung Vm zwischen 0,6 und 1,6V. Weiterhin 5V
Vcc und 0V GND. Vm soll nun für einen ADC auf 0-5V linear verstärkt werden.

Fuer deinen Job tut es ein simpler Verstaerker *5, kein Differenz:

in --|+\ LMC6482
| >-+- out
+-|-/ |
+--88k-+
22k
|
offset (Spannungsquelle mit 0.75V)

Falls ich nun Vm mit einem 'großen' Strom belasten könnte, ohne das
Messergebnis dadurch stark zu verfälschen, dann könnte ein einziger
Rail-to-Rail Opamp in Differenzverstärkerschaltung diese Aufgabe erfüllen?

Die gezeichnete Schaltung belastet Vm gar nicht

Eine Instrumentenverstärkerschaltung mit 3 Opamps bräuchte man also nur,
wenn man

wenn die zu messende Differenz einen hohen Gleichtaktanteil hat.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Bernd Maier]

"Stefan Heinzmann" schrieb:

Ich weiß nicht was Du
mit "Offset" meinst. Falls es um die 0,6V geht, kannst Du die ja auch
bei einem normalen Differenzverstärker subtrahieren.

Ja, die meinte ich.

Zu Instrumentenverstärkern ist noch zu sagen, daß sie üblicherweise eine
Mindestverstärkung > 1 haben. Es gibt übrigens auch eine Variante mit
nur 2 OpAmps.

Wie heisst diese Schaltung? Würde ich gerne irgendwo nachlesen...

Und man kann sie fertig aufgebaut auf einem Chip kaufen,
wodurch üblicherweise die Gleichtaktunterdrückung besser wird, weil die
Widerstandsverhältnisse speziell getrimmt sind. Das kann in besonders
gestörter Umgebung nützlich sein.

Was ist der Gattungsname dieser ICs?
Welche Typen sind weit verbreitet?

Danke!

Bernd

 

[Bernd Maier]

"MaWin" schrieb:

Angenommen Ich hätte eine Spannung Vm zwischen 0,6 und 1,6V. Weiterhin
5V
Vcc und 0V GND. Vm soll nun für einen ADC auf 0-5V linear verstärkt
werden.

Fuer deinen Job tut es ein simpler Verstaerker *5, kein Differenz:

in --|+\ LMC6482
| >-+- out
+-|-/ |
+--88k-+
22k
|
offset (Spannungsquelle mit 0.75V)

Wiso ist denn die Offset-Spannung 0,75V? Ich hätte 0,6 erwartet...

Ist der LMC6482 nur ein Beispiel oder hat er besondere Eigenschaften?

Grüße Bernd

 

[Stefan Heinzmann]

Bernd Maier schrieb:

"Stefan Heinzmann" schrieb:
[...]
Zu Instrumentenverstärkern ist noch zu sagen, daß sie üblicherweise eine
Mindestverstärkung > 1 haben. Es gibt übrigens auch eine Variante mit
nur 2 OpAmps.


Wie heisst diese Schaltung? Würde ich gerne irgendwo nachlesen...

Gute Frage, nächste Frage...

Im Tietze/Schenk habe ich "Unsymmetrischer Elektrometersubtrahierer"
gefunden. Keine Ahnung ob das irgendjemand versteht ;-)

Im Englischen kenne ich es als Dual-OpAmp-IA im Gegensatz zum
Triple-OpAmp-IA (IA = Instrumentation Amplifier).

Vielleicht gibt's ja noch mehr Namen...

Und man kann sie fertig aufgebaut auf einem Chip kaufen,
wodurch üblicherweise die Gleichtaktunterdrückung besser wird, weil die
Widerstandsverhältnisse speziell getrimmt sind. Das kann in besonders
gestörter Umgebung nützlich sein.


Was ist der Gattungsname dieser ICs?
Welche Typen sind weit verbreitet?

Gattungsname? Nun, Instrumentation Amplifier eben.

Bei Burr-Brown (TI) sind das die Chips, deren Typnummer mit INA anfängt.
So z.B. der INA103. Gibt's aber auch von den anderen üblichen
Verdächtigen: Analog Devices, Linear Tech, National etc.

--
Cheers
Stefan

 

[Joerg Schneide]

Bernd Maier schrieb:

Was ist der Gattungsname dieser ICs?
Welche Typen sind weit verbreitet?

Vielleicht kannst Du was aus der INA***(*)-Reihe nutzen, schau mal bei TI
rein. Aber Vorsicht, bei den Katalog-Distris sind die sehr teuer.
Rail to Rail Ausgang haben die wohl auch nicht, dafür z.B. der INA148
eine riesige VCMR. Schönes Teil.

Jörg.

 

[MaWin]

Bernd Maier <gagalus@directbox.com> schrieb im Beitrag <bvmf92$titqs$1@ID-68715.news.uni-berlin.de>...

Wiso ist denn die Offset-Spannung 0,75V? Ich hätte 0,6 erwartet...

0.6 / 4 * 5

Ist der LMC6482 nur ein Beispiel oder hat er besondere Eigenschaften?

Normaler CMOS Rail-To-Rail,
wobei in deinem Fall der Eingang das noch nicht mal Rail-To-Rail koennen muesste.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
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[Joachim Riehn]

Bernd Maier schrieb:

... Instrumentenverstärkern ...
Welche Typen sind weit verbreitet?

Weiter verbreitet und bezahlbar (ca. 6.-Euro):
INA 128
Der braucht allerdings symmetrische Versorgung
(+-2.25V ... +-18V). Du kannst dir das Datenblatt
ja anschauen.

Mit Gruss, Joachim Riehn
--
Spamschutz! Email-Adresse(J.Riehn): jriehn *at* gmx.de

 

[Winfried Buechsenschuetz]

"Bernd Maier" <gagalus@directbox.com> wrote in message news:<bvmci1$u5i2v$1@ID-68715.news.uni-berlin.de>...

Zu Instrumentenverstärkern ist noch zu sagen, daß sie üblicherweise eine
Mindestverstärkung > 1 haben. Es gibt übrigens auch eine Variante mit
nur 2 OpAmps.

Wie heisst diese Schaltung? Würde ich gerne irgendwo nachlesen...

Hat AFAIK keinen speziellen Namen, aber gegenüber der
3-OpAmp-Schaltung einige Nachteile, so ist (wieder AFAIK) die
Verstärkung nicht mit einem einzigen Widerstand einstellbar. Eine
Quelle im Web hab ich auch nicht parat, hab die Schaltung aber schon
in div. OpAmp-Applikationen gesehen. Wenn Du sie unbedingt bauen
willst: ein 4fach-OpAmp für eine 'richtige' Schaltung hat 6 Beinchen
mehr als ein 2fach-OpAmp (und Du hast noch einen für andere Zwecke
übrig, z.B. für ein aktives Filter bzw. Tiefpaß 2. Ordnung). Viel
Platz und Bauteile sparst Du nicht ein.

Was ist der Gattungsname dieser ICs?

Instrumentenverstärker (instrumentation amplifier).

Welche Typen sind weit verbreitet?

Die INAxx-Typen von Burr-Brown (bzw. TI). Es gibt auch einige von
Analog Devices. Manche dieser ICs haben auch mehrere Widerstände zur
Verstärkungs-Festlegung eingebaut, die man extern um- bzw. zusätzlich
beschalten kann.

Winfried Büchsenschütz

 

[Stefan Heinzmann]

Winfried Buechsenschuetz schrieb:

"Bernd Maier" <gagalus@directbox.com> wrote in message news:<bvmci1$u5i2v$1@ID-68715.news.uni-berlin.de>...


Zu Instrumentenverstärkern ist noch zu sagen, daß sie üblicherweise eine
Mindestverstärkung > 1 haben. Es gibt übrigens auch eine Variante mit
nur 2 OpAmps.

Wie heisst diese Schaltung? Würde ich gerne irgendwo nachlesen...


Hat AFAIK keinen speziellen Namen, aber gegenüber der
3-OpAmp-Schaltung einige Nachteile, so ist (wieder AFAIK) die
Verstärkung nicht mit einem einzigen Widerstand einstellbar.

Doch, das geht auch hier. Der Nachteil ist eine reduzierte
Gleichtaktunterdrückung bei hohen Frequenzen, weil die Schaltung nicht
völlig symmetrisch ist.

Eine
Quelle im Web hab ich auch nicht parat, hab die Schaltung aber schon
in div. OpAmp-Applikationen gesehen. Wenn Du sie unbedingt bauen
willst: ein 4fach-OpAmp für eine 'richtige' Schaltung hat 6 Beinchen
mehr als ein 2fach-OpAmp (und Du hast noch einen für andere Zwecke
übrig, z.B. für ein aktives Filter bzw. Tiefpaß 2. Ordnung). Viel
Platz und Bauteile sparst Du nicht ein.

http://www.analog.com/UploadedFiles/Associated_Docs/4041017035571242329367appguide.pdf

--
Cheers
Stefan