Strommessung über langen Shunt - wo den OP platzieren?

[Fernspaeher (Gast)]

Hallo Leute. Habe einen langen Shunt zur Strommessung (Leiterbahn, muss 
nicht hochgenau sein). Diese Leiterbahn ist etwa 10cm lang, und kann aus 
geometrischen Gründen nicht gekürzt oder verändert werden.
Hohe Spannungsabfälle sind durch den hohen Strom leider auch nicht 
möglich.

Frage ist: wo platziert man am besten den OP zur Signalaufbereitung 
(Verstärkung)?
Kommt der so nahe wie möglich an die Masse, und nur sein Eingang wird 
bis ans "heiße" Ende des Shunts geführt? Ggf. hätte man ja sehr schnell 
Einstreuungen an diesem Pin, da hier nur wenige Millivolt gemessen 
werden.
Oder legt man den OP mit seinem Eingang direkt an den Shunt. In diesem 
Fall läge seine Masse aber etwa 10cm vom restlichen Schaltungsteil 
entfernt, auch nicht schön.

Der grundsätzliche Aufbau kann leider nicht verändert werden, diese 
Distanz ist einfach gegeben. Die Frage ist daher, welche Platzierung 
etwas besser ist.

Im Voraus vielen Dank für konstruktive Hinweise.

[A-Freak (Gast)]

Leg den OP in die Nähe der Masseseite.

Von der anderen Seite vom Shunt legst du eine Leiterbahn so nahe wie 
möglich neben dem Shunt entlang zum Eingang vom OP. Die Fläche die diese 
Schleife umspannt muß so klein wie möglich werden damit da nichts 
induzier wird.

[Joe F. (easylife)]

Wenn du es genauer haben möchtest, führst du beide Enden des Shunts über 
2 Leiterbahnen als differentielle Leitung an den Op-Amp 
(Kelvin-Leitung).
Die Leiterbahnen sollten gleich lang, und dicht nebeneinander sein.
Einstreuungen auf dem Weg zum Op-Amp wirken dann gleich auf beide 
Leitungen und damit auf beide Differenzeingänge des Op-Amps.

[Peter R. (pnu)]

Der OPamp nimmt im Prinzip eine Spannungsdifferenz auf.
Wenn er in der invertierenden Schaltung verstärkt, ist der Plus-Eingang 
der "Nullpunkt" der Signalspannungen am Opamp.

Wegen der Differenzunterdrückung müssen beide Eingangspins dicht 
beieinander liegen. Wichtig ist also der Knoten, wo Pin E-, R1 und R2 
zusammen kommen. Wenn dieser Lötpunkt klein ist und evtl. sogar mit 
einem Ring umrandet ist, der mit E+, dem signalmäßigen Nullpunkt 
verbunden ist (Guard-Ring), wird eine kapazitiv auf die Eingänge 
gebrachte Störung gleich groß gehalten und durch die 
Gleichtaktunterdrückung unwirksam gemacht.

Die Leitungsführung des R1 zum "heißen" Punkt des shunt sollte so eng 
wie möglich am shunt entlang laufen dadurch wird die induktiv im shunt 
entstehende Spannung, in gleichem Maße in der Zuleitung von R1 entstehen 
und damit kompensiert.
In R2 entsteht ebenfalls eine induktive Komponente, die dürfte aber bei 
größerer Verstärkung der invertierenden Schaltung schon unkritisch sein.
 Aber auch da gilt: die Fläche die zwischen shunt und R2-Stromweg 
eingeschlossen ist, sollte so klein wie möglich sein und fern von andren 
Leitern als dem shunt.

[der mit dem mikroohm spielt (Gast)]

Nimm keinen OP, sondern einen Intrumentenverstärker, z. B. PGA204. Dann 
ist die Positionierung unkritischer.

[Fernspaeher (Gast)]

Joe F. schrieb:
> differentielle Leitung

Das hört sich super an, und ist bezüglich des restlichen Layouts auch 
noch recht leicht zu ändern. Werde es probieren.

Herzlichen Dank, natürlich auch für die anderen, sehr kompetenten 
Antworten!

[Fernspaeher (Gast)]

Joe F. schrieb:
> Wenn du es genauer haben möchtest, führst du beide Enden des Shunts über
> 2 Leiterbahnen als differentielle Leitung an den Op-Amp
> (Kelvin-Leitung).

Bin gerade beim Umplanen, aber das geht ja so leider doch nicht. Egal wo 
der OP sitzt, immer führt das Signal ja nur für einen OP-Eingang über 
die lange Leitung. Man kann auch keine differentielle Leitung 
konstruieren, weil man mit der zweiten, absichtlich dem Störsignal 
ausgesetzten Leitung hin UND zurück müsste.


Peter R. schrieb:
> Wenn er in der invertierenden Schaltung verstärkt

Verstärkt in der nicht-invertierenden Schaltung, aber es ist ja 
grundsätzlich sehr ähnlich.

In der Ansicht, daß an den Eingängen nur sehr kleine Flächen/Wege 
möglich sind, wollte ich den OP zunächst tatsächlich "oben" mit an den 
Shunt setzen. Würde aber eine super lange Masseleitung bedeuten, und da 
dürfte es Probleme geben, weil der untere Spannungsteiler-Widerstand ja 
genau auf dieser -dann schwankenden- Masse läge.

[Joe F. (easylife)]

So.
Und dann sorgst du noch dafür, dass die offenbar großen Ströme, die vom 
Shunt in GND (Plane) einfließen, nicht ausgerechnet über den Bereich 
zurückfließen, in der der Op-Amp/Instrumentenverstärker sitzt.
GND Splitting kann da helfen (allerdings nicht unter der 
Kelvin-Leitung).