OP-Amp SEHR SEHR EILIG

Uwe H.

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27. Juli 2011
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Hinter die Grenze :-)
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Gruesst euch :)

Ich weiss, dass es nicht gern gesehen wird, wenn jemand um eine fertige Loesung bittet, aber heute muss ich fuer mich leider mal den Ausnahmezustand erklaeren. Morgen frueh muss ich zu einem wichtigen Kunden und dort einen defekten, analogen Sensor fuer Sonneneinstrahlung austauschen. Heute kam der neue Sensor aus den USA und es stellte sich heraus, dass mein allwissender Chef in seiner grenzenlosen Ahnungslosigkeit den falschen Sensor bestellt hat. Der alte hat naemlich einen Ausgangspegel von 0-5V, der neue 0-350mV. Da der Kunde bereits vier Wochen auf den Austausch wartet, muss ich improvisieren. Ich muss also bis morgen frueh eine Schaltung zusammenwerkeln, die das Signal entsprechend verstaerkt. Eigentlich kein Problem, nur hab ich von analogen Schaltungen und speziell vom OP-Amp absolut null Ahnung und die Zeit ist jetzt zu knapp, sich alles Lehrreiche und Wissenswerte aus dem Netz zusammenzusuchen.

Ich habe einen Rail-to-Rail Amp von Texas Instruments liegen, den OPA376AID. Der sollte mit seinem Offsetverhalten sehr gut geeignet sein. Versorgungsspannung ist 5V. Wer kann mir sagen, wie ich nun die Widerstaende dimensionieren muss, damit ich eine saubere Verstaerkung bekomme?

Der Sensor ist ein SP230 von Apogee Instruments.

https://www.apogeeinstruments.co.uk/content/SP-230manual.pdf

Er hat offensichtlich sowas wie einen Differentialausgang. Hier waere die Frage, wie man dieses am besten nutzen kann in Verbindung mit dem OPA-Amp.


Ich danke schon mal im vorab fuer eure Hilfe.
 
Hallo Uwe!
Ich habe einen Rail-to-Rail Amp von Texas Instruments liegen, den OPA376AID. Der sollte mit seinem Offsetverhalten sehr gut geeignet sein. Versorgungsspannung ist 5V. Wer kann mir sagen, wie ich nun die Widerstaende dimensionieren muss, damit ich eine saubere Verstaerkung bekomme?

Deinen Sensor kann ich mir im Moment leider nicht anschauen. Wegen dem Opamp, könnte dir folgendes weiterhelfen ...

Application note von NSC bzw. TI
AN-31.pdf

0..350mV -> 0..5V
non inverting amplifier, erste Seite oben rechts.

Dirk :ciao:
 
Hallo Dirk, danke fuer die Antwort und den Link.
Wenn ich das richtig verstehe, dann ist die Berechnungsformel:

...........R1 + R2
Vout = -------- Vin
...............R1

Aber welche "Groessenordnung" setze ich fuer R ein? Ohm, kOhm, MOhm oder ist das egal?

Bei 350mV, R1 = 1k, R2 = 5k macht das dann:

..........1000+5000
Vout = ------------ 0,35
..............1000

Vout = 2,1V (6fache Verstaerkung). Stimmt das so?
 
Aber welche "Groessenordnung" setze ich fuer R ein? Ohm, kOhm, MOhm oder ist das egal?
Nun ja, die Spannung am Ausgang fließt über den Spannungsteiler nach Gnd. Wenn Du den OPAMP als Heizung nutzen willst...

Ich dachte, 0..5V sind Dein Ziel, da hätte ich jetzt eher 1K2 und 16K oder sowas erwartet...
 
Gruess Dich Lotada,

das war nur ne Beispielrechnung und ich wollte damit fragen, ob ich das korrekt interpretiere, was in dem Anex steht. Der Sensor hat ne Heizung, der OP kann also cool bleiben :) Nochmal zum mitschreiben: Ich habe nicht die leiseste Ahnung von Op-Amps und deren Beschaltung und weiss auch nicht, welche Widerstandsgroessen am besten passen. Fuer Spannungsteiler vorm ADC nehm ich meist was im 100k oder 1M-Bereich. Passt das auch hier oder hat ein OP-Amp andere Ansprüche? Wie sieht das bei hochohmigen Widerstaenden mit der Spannungsstabilitaet aus? Ich hab mal gehoert, dass ein OP-Amp komplett ohne Belastung eine hohe Leerlaufspannung erzeugt...??
 
Verwende Widerstände im Bereich 10kOhm bis 100kOhm. In meinem Blog ist ein kleines Windows Programm mit dem du dir für "krumme" Widerstandswerte Ersatzwiderstände aus Normreihen berechnen lassen kannst.

(Ich bin im Moment leider nur mobil online deshalb auch nur kurze Antwort)
 
Ok, mit der Info kann man was anfangen. Nochmal zurueck zu meiner unbeantworteten Frage: Hab ich oben richtig gerechnet? Wie siehts mit Kondensatoren bezueglich der Signalstabilitaet und -glaettung aus? Was koennt ihr empfehlen oder was benutzt ihr normalerweise?
 
Hallo Uwe,

Ok, mit der Info kann man was anfangen. Nochmal zurueck zu meiner unbeantworteten Frage: Hab ich oben richtig gerechnet? Wie siehts mit Kondensatoren bezueglich der Signalstabilitaet und -glaettung aus? Was koennt ihr empfehlen oder was benutzt ihr normalerweise?

Rechnung sieht soweit gut aus.

Ist eigentlich recht einfach. Die Verstärkung im invertierenden Betrieb ist R2/R1 und beim nicht invertierenden Betrieb 1+R2/R1 .

Du mußt also lediglich den Widerstandswert im Rückkoppelzweig durch den vor dem invertierenden Eingang teilen. Beim nicht invertierenden Betrieb zusätzlich noch 1 dazu zählen.

Der OPAmp will beide Eingänge auf der selben Spannung haben. Er legt die Ausgangsspannung also in die Richtung die dafür passen würde. Wenn du nun am +Eingang 0,1V anlegst dann saust der Ausgang in den positiven Bereich und zwar so lange bis am -Eingang auch 0,1V anliegen. Wie weit der Ausgang dafür in den positiven Bereich gehen muß kannst du über den "Spannungsteiler" R2 und R1 bestimmen. Bei R2=4k und R1=1k würde er dafür ...
0,1V / 1k = 0,1mA ... 4k * 0,1mA = 0,4V ... 0,1V + 0,4V = 0,5V
Er würde also 0,5V benötigen. Das wäre also eine Verstärkung von 5fach.

Bei deinen 350mV zu 5V würdest du eine Verstärkung von 5 / 0,35 = 14,285fach
14,285 - 1 = 13,285
R1 = 10k
R2 = 13,285 * R1 = 132,85k (ist aber leider kein Normwert)
eigentlich recht einfach ;) probier mal ein wenig bis du auf käufliche oder in der Bastelkiste vorhandene Werte kommst. So 10k...50k für R1 paßt schon. Für R2 würde ich nicht über 1M gehen. Das wird sonst zu hochohmig.

Beispiel: R2=560k , R1=42,15k (39k+2k7+470) Wenn man die Toleranzen mal außen vor läßt.
Wenn du parallel zum R2 einen 100pF legst, dann wird die Verstärkung für hochfrequente Signale niedriger und es gibt weniger Probleme mit eingestreutem Kram.

Viel Glück :hello:

Gruß
Dino
 
Danke fuer die Infos :) Hab schon ein bisschen rumprobiert mit einem meiner OPAS und den Dreh raus. Das ist ja wirklich megaeinfach, warum ist das im Netz nur immer so irrsinnig kompliziert erklärt...? Danke erstmal für die schnellen Antworten, ich schmeiss jetzt die Lötstation an und ran an die Bäume (oder besser ran an den OPA) :yu:
 
Hi Uwe,

Danke fuer die Infos :) Hab schon ein bisschen rumprobiert mit einem meiner OPAS und den Dreh raus. Das ist ja wirklich megaeinfach, warum ist das im Netz nur immer so irrsinnig kompliziert erklärt...? Danke erstmal für die schnellen Antworten, ich schmeiss jetzt die Lötstation an und ran an die Bäume (oder besser ran an den OPA) :yu:

siehst du, geht doch :cool:

Ist wirklich nicht schwer. Wenn du nun den Widerstand statt zum -Eingang zum +Eingang machst, dann läuft das Teil als Komparator bei dem du die Hysterese einstellen kannst da du ihm damit eine kleine zusätzliche Spannungsdifferenz verpaßt. Je nach Bauteilen in den verschiedenen Zweigen kannst du dann auf Verstärkung, Hysterese, Frequenzgang, ... Einfluß nehmen.

Gruß
Dino
 

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