Verstärkung mit dem OP MAX4238 funktioniert nicht

[PICture]

Ich würde den ersten OPV mit Verstärkung 1000 und den zweiten 50 ansetzen. Weil der TPS334 ziemlich träge ist, kannst du die Banbreite der OPVs mit Kondensatoren paralell zu Verstärkung festlegenden Widerständen bis auf 1 Hz begrenzen, und damit auch das Rauschen stark unterdrücken. Die Offsetspannung der ersten Stufe kannst du evtl. in der zweiter Stufe kompensieren, dort ist sie schon höher und geht einfacher (nicht im µV Bereich).

Viel Spass und Erfolg!

MfG

[shaun]

Wie auch immer man es löst, die Offsetspannung und vor allem auch die Offsetdrift muss sehr klein gegenüber dem zu erwartenden Signal sein. Wenn ich uC und Faktor 50000 höre, denke ich an <=100uV. Mit den MAXen hast Du im worst case 0,175V Offset am Ausgang, um diesen Betrag musst Du Deine Zielspannung bei maximaler Eingangsspannung schon mal schmälern.
Die Drift von 10nV/°C gibt bei angenommenen 50K Temperaturbereich 0,5uV am Eingang, ergo 0,025V Offsetänderung am Ausgang. Zum Erkennen einer Wärmequelle sicher ausreichend, zum Messen Käse.
Aber wie schon gesagt wurde: filtern was das Zeug hält, damit Dir Rauschen und Brumm nicht zu sehr reinsaut.

[Zonenmann]

Ich würde den ersten OPV mit Verstärkung 1000 und den zweiten 50 ansetzen. Weil der TPS334 ziemlich träge ist, kannst du die Banbreite der OPVs mit Kondensatoren paralell zu Verstärkung festlegenden Widerständen bis auf 1 Hz begrenzen, und damit auch das Rauschen stark unterdrücken. Die Offsetspannung der ersten Stufe kannst du evtl. in der zweiter Stufe kompensieren, dort ist sie schon höher und geht einfacher (nicht im µV Bereich).

Viel Spass und Erfolg!

MfG

Vielen Dank für die guten Tipps. Was für Kondensatoren nehme ich denn am Besten um das Rauschen zu Unterdrücken?? Ist die Wertigkeit im Prinzip egal uns reichen kleine im pF oder µF Bereichaus??
Ist es genug welche von Ein und Ausgangsspannung zu Masse anzubringen, oder muss jeweils einer parallel zum jedem Verstärkungswiderstand gelegt werden?

[PICture]

Ein Kondensator kann man für Wechselspannung als Frequenzabhängigen Widerstand betrachten. Wenn z.B. die Verstärkung für Gleichspannung auf 1000 mit 1k und 1M festgelegt wird und z.B. für 1 Hz nur 900 seien sollte, muss der OPV für 1Hz anstatt 1M nur 900k "sehen" das heisst, dass paralell zum 1M ein Kondensator mit Blindwiderstand Xc = 10M für 1Hz geschaltet werden soll, was einen Kondensator von C = 1 / 2 * pi * f * Xc = 15 nF ergibt. Für 100 Hz wird Xc = 100k und die Verstärkung nur 90.

Man könnte natürlich auch RC Tiefpassfilter am Eingängen und Ausgängen anwenden, aber die Kondensatoren müssen grösser sein (weil die Widerstände meistens kleiner sind) und die Schaltung wird komplizierter.

Bei so grosser gesamten Verstärkung (50 000) ist die Gefahr, dass der gesamte Verstärker oszillieren könnte, ziemlich gross und wird das ganze aus einem nichtinvertierenden und einem invertierenden Verstärker gebaut.

Aus dem Grund werden auch meistens in den Zuführungen von Versorgungsspannungen für OPVs RC Tiefpassfilter oder zumindest grosse Elkos an Masse benutzt, da der gesamte Verstärker auch auf sehr niedrigen Frequenzen (z.B. 0,01 Hz) oszillieren kann.

Na ja, aber zuerst baue es zusammen und wenn Probleme geben sollte, poste, bitte, ein Schaltplan, dann werden wir weiter denken.

MfG

[Zonenmann]

Ein Kondensator kann man für Wechselspannung als Frequenzabhängigen Widerstand betrachten. Wenn z.B. die Verstärkung für Gleichspannung auf 1000 mit 1k und 1M festgelegt wird und z.B. für 1 Hz nur 900 seien sollte, muss der OPV für 1Hz anstatt 1M nur 900k "sehen" das heisst, dass paralell zum 1M ein Kondensator mit Blindwiderstand Xc = 10M für 1Hz geschaltet werden soll, was einen Kondensator von C = 1 / 2 * pi * f * Xc = 15 nF ergibt. Für 100 Hz wird Xc = 100k und die Verstärkung nur 90.

Man könnte natürlich auch RC Tiefpassfilter am Eingängen und Ausgängen anwenden, aber die Kondensatoren müssen grösser sein (weil die Widerstände meistens kleiner sind) und die Schaltung wird komplizierter.

Bei so grosser gesamten Verstärkung (50 000) ist die Gefahr, dass der gesamte Verstärker oszillieren könnte, ziemlich gross und wird das ganze aus einem nichtinvertierenden und einem invertierenden Verstärker gebaut.

Aus dem Grund werden auch meistens in den Zuführungen von Versorgungsspannungen für OPVs RC Tiefpassfilter oder zumindest grosse Elkos an Masse benutzt, da der gesamte Verstärker auch auf sehr niedrigen Frequenzen (z.B. 0,01 Hz) oszillieren kann.

Na ja, aber zuerst baue es zusammen und wenn Probleme geben sollte, poste, bitte, ein Schaltplan, dann werden wir weiter denken.

MfG

Super. Danke schön. So werde ich das machen!

[Zonenmann]

Ein Kondensator kann man für Wechselspannung als Frequenzabhängigen Widerstand betrachten. Wenn z.B. die Verstärkung für Gleichspannung auf 1000 mit 1k und 1M festgelegt wird und z.B. für 1 Hz nur 900 seien sollte, muss der OPV für 1Hz anstatt 1M nur 900k "sehen" das heisst, dass paralell zum 1M ein Kondensator mit Blindwiderstand Xc = 10M für 1Hz geschaltet werden soll, was einen Kondensator von C = 1 / 2 * pi * f * Xc = 15 nF ergibt. Für 100 Hz wird Xc = 100k und die Verstärkung nur 90.

Man könnte natürlich auch RC Tiefpassfilter am Eingängen und Ausgängen anwenden, aber die Kondensatoren müssen grösser sein (weil die Widerstände meistens kleiner sind) und die Schaltung wird komplizierter.

Bei so grosser gesamten Verstärkung (50 000) ist die Gefahr, dass der gesamte Verstärker oszillieren könnte, ziemlich gross und wird das ganze aus einem nichtinvertierenden und einem invertierenden Verstärker gebaut.

Aus dem Grund werden auch meistens in den Zuführungen von Versorgungsspannungen für OPVs RC Tiefpassfilter oder zumindest grosse Elkos an Masse benutzt, da der gesamte Verstärker auch auf sehr niedrigen Frequenzen (z.B. 0,01 Hz) oszillieren kann.

Na ja, aber zuerst baue es zusammen und wenn Probleme geben sollte, poste, bitte, ein Schaltplan, dann werden wir weiter denken.

MfG

Super. Danke schön. So werde ich das machen!

Habe heute erstmal mit einem OP rumprobiert. Nach einigen anfänglichen Problemen bin ich auf eine Verstärkung von Av=100 runtergegangen. Da funktioniert alles prima. Mit Av=400 zB nicht. Immerhin geht jetzt schonmal etwas. Werde dann mal weiter rumprobieren.
Gibt es eigentlich Nachteile zu der Verstärkerschaltung die auf dem Datenblatt vorhanden ist (siehe unten)? Abgesehen von den Kondensatoren die bei meiner Schaltung noch nicht vorhanden sind. Das unten sieht irgendwie nach nem Differenzverstärker aus bei dem 2 Widerstände fehlen... Irgendwie werde ich daraus auch nicht wirklich klug.

Vielen Dank für Eure Hilfe!

[Besserwessi]

Die 2 fehlenden Widerstände zu einem normalen Differenzverstärker sind die Ausgangswiederstände der Brücke. Wegen der geringen Bandbreite des Sensors sollte man wirlich die Kondensatoren einbauen. Es sollte aber reichen die Bandbreite auf ca. 10 Hz oder so zu begrenzen. Wichtig es jedenfalls ein obere Bandgrenze unter etwa 5 kHz, weil in dieser Größenordnung die interne Chopperfrequenz liegen wird. Mit Begrenzung der Bandbreite geht dann eventuell auch wieder mehr Verstärkung in der 1 ten Stufe.

[Zonenmann]

Habe noch etwas herumprobiert. Bei einer konstanten Spannung kann ich nun 1000fach verstärken. Beim Sensorsignal leider nicht...
Immerhin funktioniert es schonmal etwas.
Bei Eagle habe ich nunnmal den 2. OP in Reihe dazugezeichnet. Meint Ihr so würde das funktionieren? Ist der Offset richtig so?

[Besserwessi]

Die Widerstände sollten etwas größer, bei 10 Ohm kommt schon der Widerstand der Leiterbahnen zum tragen. Besser den 1 K Widerstnd auf 10 K erhöhen. C2 und C4 sollte man weglassen, es kommt hier schleißlich nicht darauf an hohe Frequenzen präzise zu übertragen. Mit den Kondensatoren haben die OPs eine kappatzitive Last, was as Stabilitätsgründen besser vermieden werden sollte.

Der Offset geht so nur in eine Richtung, wenn der Offset zufällig in die andere Richtung geht, hat man Probleme. Außerdem müßte beim Offset noch ein Wiederstand in Serie zum Schleifer, sonst ändert man auch gleich die Verstärkung mit. Man hat ohnehin das Problem, das der Sensor auch negative Spannungen liefern kann, z.B. wenn der Sensor auf etwas kälteres als den Sensor zeigt.

Die 2 te Stufe sollte man besser invertierend aufbauen, dann ist die Gefahr von Rückkopllungen auf die erste Stufe etwas geringer, den es wird kein direkter Strom nach Masse erzeugt.

[Zonenmann]

Die Widerstände sollten etwas größer, bei 10 Ohm kommt schon der Widerstand der Leiterbahnen zum tragen. Besser den 1 K Widerstnd auf 10 K erhöhen. C2 und C4 sollte man weglassen, es kommt hier schleißlich nicht darauf an hohe Frequenzen präzise zu übertragen. Mit den Kondensatoren haben die OPs eine kappatzitive Last, was as Stabilitätsgründen besser vermieden werden sollte.

OK. Alles klar.

Der Offset geht so nur in eine Richtung, wenn der Offset zufällig in die andere Richtung geht, hat man Probleme. Außerdem müßte beim Offset noch ein Wiederstand in Serie zum Schleifer, sonst ändert man auch gleich die Verstärkung mit. Man hat ohnehin das Problem, das der Sensor auch negative Spannungen liefern kann, z.B. wenn der Sensor auf etwas kälteres als den Sensor zeigt.

Masse hinter dem Poti weglassen wäre wahrscheinlich sehr unsauber, oder? Immerhin würde das das Problem der Verstärkung zunichte machen wenn ich das richtig sehe. Ansonsten müsste doch ein sehr hochohmiger Widerstand in Serie zum Schleifer.

Die 2 te Stufe sollte man besser invertierend aufbauen, dann ist die Gefahr von Rückkopllungen auf die erste Stufe etwas geringer, den es wird kein direkter Strom nach Masse erzeugt.

Ein negatives Signal am Ausgang fände ich unschön. Wäre es dann prinzipiell besser 2 invertierende Verstärker in Reihe zu schalten?


Vielen Dank für die Hilfe.
Matthias