Strommessung bei Unipolarer Spannungsversorgung (Opamp)

[Thomas H. (Gast)]

Hallo Elektronik,

ich möchte eine Stromregelung für eine Gleichspannung (Größenordnung 4A 
und 20V) bei einer unipolaren Spannungsversorgung realisieren. Dazu habe 
ich einen Regler (Schmitt-Trigger), eine Endstufe und eine 
Messvorrichtung erstellt (siehe Anhang). Regler und Endstufe scheinen 
nach der Simulation (LTspice)zu funktionieren.
Für die Strommessung habe ich in der ersten Variante einen "einfachen" 
Differenzverstärker verwendet, bei der zweiten Variante habe ich einen 
Instrumentenstärker. Die erste Variante funktioniert nur bedingt und die 
zweite gar nicht.
Ich vermute es liegt oder hängt irgendwie mit der unipolaren Versorgung 
zusammen. Leider finde ich zu dem Thema wenig Informationen bzw. 
verstehe die Materie noch zu wenig.
Was muss man besonders bei der unipolaren Versorgung mit Opamps 
beachten?
Kann man den Strom über einen Shunt-Widerstand der auf Masse liegt mit 
einem Opamp bei unipolarer Versorgung überhaupt messen?
Falls ja, brauche ich dann zwingend einen Rail-to-Rail Opamp?
Wo wird der Shund-Widerstand am besten angebracht? Bei Masse, 
Versorgungsspannung oder egal wo?
Bezüglich Temperaturschwankungen ist der Instrumentenverstärker am 
besten geeignet, oder?
Hoffe, ich frage nicht allzu blöde Fragen. Vielen Dank.
Gruß Thomas

[osterchrisi (Gast)]

Ich glaub, wichtig wär erstmal zu wissen, welches Signal (Strom) du da 
messen willst?
Rail-to-Rail Chips brauchst du halt, wenn du ganz nach den beiden 
Versorgungsspannungsgrenzen messen möchtest. Ein LM324 macht zum 
Beispiel von 0V bis (V+) - 1.5V, wenn das reicht ist ja gut.
Ich guck öfters mal in diesem Dokument nach, da is alles so schön 
erklärt:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/appnotes/00682c.pdf

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Der Instrumentenverstärker in der zweiten Schaltungg funktioniert nicht,
da die Ausgangsspannung des oberen Opamp negativ würde, was aber wegen
der unipolaren Versorgung nicht möglich ist.

Beim rechten Teil der ersten Schaltung verstehe ich nicht, was du damit
bezwecken möchtest. Um den Spannungsabfall an einem an Masse liegenden
Shunt zu messen, reicht ein einfacher, nicht invertierender Verstärker.
Du könntest die Shunt-Spannung dem Komparator auch unverstärkt zuführen
und stattdessen den Sollwert mit einem Spannungsteiler um den entspre-
chenden Faktor verkleinern.

Ich würde aber den Shunt größer machen oder den Opamp durch einen präzi-
seren ersetzen, da sonst die typische Offsetspannung des Opamp einen
Fehler in der Strommessung von 0,2A bewirkt, was bei 4A Maximalstrom
immerhin schon 5% sind..