Hallo Leute, ich bin gerade bei der Dimensionierung meines Schaltplans. Rein Rechnerisch brauche ich einen Widerstand von 3,782051 MOhm. Muss ich für den Nachbau meines Schaltplanes so viele Widerstände in Reihe schalte, dass ich genau auf die 3,782051 Ohm komme oder reicht es, wenn ich auf 3,782000 MOhm runde? Sind solche Abweichungen in der Praxis toleriert? Die gleich Frage soll sich auch auf Kondensatoren beziehen? Wie genau muss der praktische Wert mit dem theoretischen übereinstimmen? Berus
Kommt auf deine Schaltung an. Meistens kann man erstens ein paar Prozent abweichen, und zweitens musst du abweichen, weil es eh keine genauen Widerstände gibt. Je nachdem, wieviel Geld du auf den Tisch legst, kannst 10%, 5%, 2% oder 1% Toleranz haben.
Claude Juncker schrieb: > Hallo Leute, > > ich bin gerade bei der Dimensionierung meines Schaltplans. Rein > Rechnerisch brauche ich einen Widerstand von 3,782051 MOhm. Muss ich für > den Nachbau meines Schaltplanes so viele Widerstände in Reihe schalte, > dass ich genau auf die 3,782051 Ohm komme oder reicht es, wenn ich auf > 3,782000 MOhm runde? > > Sind solche Abweichungen in der Praxis toleriert? Die gleich Frage soll > sich auch auf Kondensatoren beziehen? Wie genau muss der praktische Wert > mit dem theoretischen übereinstimmen? Die Frage wirst Du mit den spärlichen Informationen nru selbst beantworten können... Wir wissen nicht was mit dem Widerstand angestellt wird (schon mal sehr hochohmig, aber wie gesagt wir wissen nix). Du kannst ja mal durchrechnen ob Du mit bei +/- der Toleranz deiner eingesetzten Widerstände leben kannst. Kondensatoren streuen noch mehr (über Temperatur / Alter). Wenn deine entworfene Schaltung so hohe Anforderungen an die Bauteile stellt würde ich mir nochmals Gedanken darüber machen... Gruß Vanilla
Der Widerstand soll der Widerstand eines Transimpedanzverstärker sein.
Rechenergebnisse rundet man prinzipiell zum nächsten Wert der gerade verwendeten Normreihe (meistens ist E12 als Normreihe günstig, mit einer Toleranz von 5% verknüpft). Oft muss man beim Rechnen, z.B. bei Basisspannungsteilern dabei mehrere Normwerte durchprobieren, bis ein günstigster Rundungsvorgang gefunden ist. Engere Toleranzen gehen ins Geld. machen auch bei Reparatur Probleme da sie ja nicht so oft gebraucht werden. Speziell gefertigte Werte, wie sie z.B. in den Spannungsteilern von Messgeräten gebraucht werden (999.99kOhm, 99.9 kOhm usw.) sind als Spezialanfertigung weitaus teurer. Wer meint, genaue Werte haben zu müssen, kommt mit Zusammenschaltungen zweier Widerstände an den genauen Wert heran, aber meist ist das sinnlos, wenn man dabei Toleranz,Temperaturabhängikeit, Alterung usw. der Widerstände im Auge behält.
Ja, der einzige. Naja...ich habe mir das so vorgestellt, dass ich je einen 2,7MOhm, einen 1MOhm und einen 82kOhm bestelle. Die Summe daraus ist 3,782kOhm. Das kommt ja dem berechneten Wert von 3,782051MOhm sehr nah. Das ist viel weniger als 0,01 Prozent Abweichung.
@ Peter: Würdest du mir raten einfach einen einzigen Widerstand mit 4MOhm statt den anderen drei zu kaufen?
Jetzt mache dazu noch eine Fehlerrechnung für den Fall, dass alle Widerstände mit einer Toleranz von 20% behaftet sind...
Claude Juncker schrieb: > Das ist viel > weniger als 0,01 Prozent Abweichung. Schön. Und welche Toleranz haben diese Widerstände von Haus aus?
4MOhm ist sehr unüblich. Nimm doch einfach 3,9MOhm. Weiteres siehe auch: http://de.wikipedia.org/wiki/E-Reihe E6-E24 sind in Bastlerkreisen üblich.
@ Claude Juncker (berus) >Naja...ich habe mir das so vorgestellt, dass ich je einen 2,7MOhm, einen >1MOhm und einen 82kOhm bestelle. Die Summe daraus ist 3,782kOhm. Das >kommt ja dem berechneten Wert von 3,782051MOhm sehr nah. Das ist viel >weniger als 0,01 Prozent Abweichung. Schon wieder weltfremde Akademiker unterweg? Mann O Mann. Wenn man eine normale Präzision will/braucht, nimmt man Widerstände mit 1% Toleranz, die gibt es überall für ein paar Cent. Wenn man enge Abstufungen braucht, nimmt man die aus der E96 Oder E192 Reihe. Im Normalfall tut es E24. Wenn es genauer sein muss, kann man auf 0,1% Widerstände zurückgreifen, die sind immer noch bezahlbar. Wenn es genauer sein soll, muss man mittels Potentiometer kalibieren. Dazu braucht man aber auch ein entsprechend genaues Kalibriermass. Und dann bleibt immer noch die Temperturabhängigkeit des Ganzen.
Claude Juncker schrieb: > Ja, der einzige. Erwischt :-). Eigentlich wollte ich darauf hinaus, daß die erlaubte Toleranz eines Widerstands ohne Schaltplan und Einsatzzweck nicht einfach so bestimmbar ist. Auch die Leistung spielt eine Rolle. Aber ich schließe mich den Vorrednern an: Mach mal eine Fehlerrechnung für den gebastelten 3,782051MOhm im Vergleich zu einem käuflichen Einzelwiderstand.
Peter R. schrieb: > Rechenergebnisse rundet man prinzipiell zum nächsten Wert der gerade > verwendeten Normreihe (meistens ist E12 als Normreihe günstig, mit einer > Toleranz von 5% verknüpft). Das ist so nicht korrekt. E12 ist für 10%, E24 für 5%, E96 für 1% Wenn man messen will wird man heute mindestens 1% Metallfilmwiderstände nehmen, schon allein wegen dem deutlich besseren TK und Langzeitstabilität. Beim Transimpedanzverstärker würde ich einen gut erhältlichen langzeitstabilen Metallfilm nehmen der dem gerechneten Wert nahe kommt und in der weiterverarbeitenden Stufe oder in der Software eine entsprechende Anpassung/Kalibrierung vornehmen. Edit: Falk war schneller :-)
Claude Juncker schrieb: > @ Peter: Würdest du mir raten einfach einen einzigen Widerstand mit > 4MOhm statt den anderen drei zu kaufen? Kommt drauf an was rauskommen soll... Wenn bspw. die Schaltung dahinter 0V - 10V braucht und sich nicht verändern lässt, muss die Schaltung zwangsläufig die passende Spannung erzeugen. Sitzt dagegen z.B. ein ADC dahinter, wird halt etwas gerechnet, ob und wie gut dessen Eingangsspannungsbereich (mit Standardwerten) abgedeckt werden kann. Die Umrechnung kann dann die Software erledigen, ebenso bei der Kalibrierung.
Dann musst du aber auch Widerstände mit besser als 0.01% Genauigkeit bestellen, wenn du da die Preise nachschaust erledigt sich das von selbst. Nen 5% Widerstand auf 0.01% genau berechnen (und einbauen) kannst grad bleiben lassen... Vorgehensweise: Überlege dir (ggf Fehlerrechnung) mit welcher Toleranz (Fehler im Ausganssignal des Verstärkers!) du leben kannst. Dann suchst du dir dazu passend einen Widerstand aus der entsprechenden Reihe raus, nimmst den nächst passenden und rechnest das nochmal durch ob der Gesamtfehler akzeptabel ist.
Claude Juncker schrieb: > Der Widerstand soll der Widerstand eines Transimpedanzverstärker sein. In dem Fall brauchst Du eine Fehlerrechnung. 1. Du musst wissen, wie groß der Fehler der Schaltung sein darf. Das legst Du bzw. Deine Anwendung fest. 2. Dann musst Du alle Fehlerquellen berücksichtigen und mit den Grenzwerten der Fehler eine Worst-Case-Berechnung machen: Was ist die ungünstigste Kombination der Abweichungen vom Idealwert der Bauteile? Mit diesen Werten wird die Schaltung durchgerechnet. 3. Ist der Fehler klein genug gegenüber den Anforderungen (1.)? Wenn ja: Fertig. Wenn nein: Du brauchst genauere/bessere Bauteile. Einfaches Beispiel für den Worst-Case: Spannungsteiler mit 2 Widerständen mit 1% Toleranz: der Fehler am größten, wenn der eine Widerstand 101% hat und der andere 99% (oder umgekehrt). Das gilt jetzt nur für 25°C. Je nach Temperaturbereich muss jetzt zusätzlich zur Fertigungstoleranz (die angenommenen 1%) noch die Temperaturabhängigkeit berücksichtigen. Gruß Dietrich
> Das ist viel weniger als 0,01 Prozent Abweichung.
Wenn du Widerstände mit 0.01% Toleranz kaufst.
Wenn man's braucht, wirklich braucht, muss man's zahlen.
Ok, also hier die Fehlerrechnung. Alle Widerstände haben eine Metallschicht. Die Toleranzen sind für 2,7 MOhm, 1,0 MOhm je 1 Prozent und für den 82kOhm 5% Zusammen ist das noch immer 3,782 MOhm. Toleranzbereich: 1.Variante - mit den in Reihe geschaltenen Widerständen: 3,7409 < R1 < 3,8231 MOhm 2. Variante - Der einfache Widerstand mit 3,9 MOhm hat ein Toleranz von 1 Prozent: 3,861< R2 < 3,939 MOhm Der berechnete Wert ist: 3,782051 MOhm. Sollte ich also die drei einzelnen Widerstände bevorzugen und außerdem noch kalibrieren!?
Wofür brauchst Du Deinen Transimpedanzverstärker? Wieviele Kanäle? Wie muß der Gleichlauf der Kanäle sein? Wie groß darf die Absolutabweichung der Kanäle sein? Was Du brauchst weißt Du erst wenn Du weißt was Du willst.
Claude Juncker schrieb: > 3,782051 MOhm. Sollte ich also die drei einzelnen Widerstände bevorzugen > und außerdem noch kalibrieren!? Das hängt von den Anforderungen ab. Und die weißt nur Du ... Außerdem kommen bestimmt noch Fehler durch andere Bauteile dazu, oder besteht die ganze Schaltung nur aus einem Widerstand? Gruß Dietrich
Nicolas S. schrieb: > Was Du brauchst weißt Du erst wenn Du weißt was Du willst. Ist wahrscheinlich für eine Photodiode mit +/-50% Toleranz. Gruß Anja
@ Claude Juncker (berus) Du brauchst genau 2 Dinge. Ein hypergenaues Ohmmeter und ein 5 MOhm Poti. Ein Zitat zum Nachdenken gebe ich dir mit auf den Weg. --- Grau ist alle Theorie. ---
Angehängte Dateien:
-
uvdiode1.png
230 KB
Sry für das etwas missratene Screenshot. Ja genau, der TIA ist für eine Diode gedacht. Die Diode baue ich anders herum ein, damit ich eine positive Ausgangsspannung erhalte. Den Ausgang der Schaltung möchte ich an den AD-Wandler eines Atmega8 schalten. Einige von euch wissen ja schon aus anderen Beiträgen, was ich vorhabe. Ich will den OPA mit einer 3V Batterie betreiben. Das andere Ende wollte ich an Masse legen. Aber das ist ja schon wieder ein anderes Thema. Ich bin der Meinung, dass ich zwischen ADC und dieser Schaltung keinen Tiefpass benötige. Zudem wollte ich noch den Pullup Widerstand des ADC aktivieren. Ich hoffe das reicht an zusätzlichen Informationen. Welche Faktoren müsste ich bei diesem Worst Case Szenario mit einfließen lassen?
Ja, ich habe wirklich noch keine praktischen Erfahrungen mir Schaltungen gemacht.
Was geschieht, falls der Transimpedanz widerstand nun als 3.6 MOhm eingebaut wird ?
> Ich hoffe das reicht an zusätzlichen Informationen.
Nein.
Was willst du wozu wie genau überhaupt messen,
und wie sehr schwankt deine Photodiode durch Temperatur,
der OpAmp durch Offsetspannung und Eingangsströme,
wieso denkst du daß die Diode andersrum muss,
und wie kommst du darauf, daß 0 (am Eingang) auch 0
(am Ausgang) bliebt bei einem single supply
Operationsverstärker ?
Die Umsetzung des Lichts in Strom der Fotodiode ist mit riesen-Fehlereinflüssen behaftet: Wellenlängenabhängigkeit vom Licht, Durchlässigkeit der Diodenoberfläche, Geometrie der Lichtführung, Auftreffwinkel des Lichts.... Und da machst Du Dir Gedanken um <1% Fehler beim Widerstand? 3,9 MOhm (wenn man ihn kriegt) hat wesentlich geringere Abweichung vom gerechneten Wert als die Diode. Mein Rat: nimm erst mal einen 1MOhm-Widerstand dann wird der Fotostrom in ausreichend große Spannung umgesetzt. Danach kannst Du ja noch eine Opamp-Stufe mit einer Verstärkung von 3,78 nachschalten, um den Fehler auszugleichen. Oberhalb 1MOhm wirds schwierig mit Widerständen, schon mal an Leckströme in der Schaltung gedacht? die haben oberhalb 1MOhm zunehmend Einfluss. Meistens ist bei 1MOhm Ende der Reihe.
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