Differenzverstärker mit falscher Verstärkung

[william (Gast)]

Hallo,

Ich habe einen Differenzverstärker mit einem Rail-to-Rail OPV, der über 
einen 2mOhm Shunt den Strom misst.
Dieser Strom ist dreieckförmig mit einem Rippel von ca. 8 Ampere und 
einer Frequenz von 200 kHz. Den Differenzverstärker habe ich so 
ausgelegt, dass er eine Verstärkung von 24,9 haben soll.
Nun mein Problem: Wie ihr seht, weichen die gemessenen Werte signifikant 
ab! Die Verstärkung liegt irgendwo zwischen 35 und 45. (Die Spitzenwerte 
im Diagramm habe ich mit einem 250 MHz Oszilloskop per Cursor 
abgelesen.)

Ich habe auch schon einen anderen OPV (TSH22, kein Rail-to-Rail) 
ausprobiert - immer noch das gleiche.

Habt ihr eine Idee, woran das liegen könnte?
Bandbreite, Slew Rate müssten eigentlich passen.

Dankeschön schon mal!

[John D. (Gast)]

Warum ist die berechnete Kurve nichtlinear? Auch die gemessene Kurve 
sollte linear(er) sein.

Außerdem: die Steigung scheint annähernd gleich zu sein. Du hast also 
ein Offsetproblem --> sind die Widerstände hinreichend gematcht?

[THOR (Gast)]

Das geht doch an nen uC, mach ne LUT und gut ist.

[william (Gast)]

John D. schrieb:
> Warum ist die berechnete Kurve nichtlinear?

Sorry, hatte falsche Werte für die x-Achse genommen. Hier nochmal 
korrigiert.

John D. schrieb:
> Du hast also
> ein Offsetproblem

Aber wo soll das her kommen? Wenn kein Strom fließt, ist der OP fast bei 
null, so wie es sein soll, also kein offset.

John D. schrieb:
> sind die Widerstände hinreichend gematcht?

Ja, Fehlertoleranz ist 1%.

THOR schrieb:
> mach ne LUT und gut ist

eine was?

[John D. (Gast)]

william schrieb:
> John D. schrieb:
> sind die Widerstände hinreichend gematcht?
>
> Ja, Fehlertoleranz ist 1%.

In der Badewanne liegend will ich das jetzt nicht nachrechnen. Aus der 
Erinnerung heraus würde ich sagen, das reicht nicht. Du hast am Shunt 
eine Gleichtaktspannung von vermutlich ein paar Volt und wegen der 1% 
eine Gleichtaktverstärkung größer Null. Ändere einmal diese Spannung 
und miss die Kurve nocheinmal. Verschiebt sich diese dann?

> THOR schrieb:
> mach ne LUT und gut ist
>
> eine was?

Look-up table.

[eProfi (Gast)]

Messe zum Vergleich verschieden hohe Gleichströme.
Simuliere mit LTspice.

[Achim S. (Gast)]

william schrieb:
> Aber wo soll das her kommen? Wenn kein Strom fließt, ist der OP fast bei
> null, so wie es sein soll, also kein offset.

Dann zeichne diesen Messpunkt doch bitte auch in deiner Kurve ein. Alles 
was du bisher gezeigt hast entspricht einem Offsetfehler.

Sitzt dein Shunt auf der Highside oder auf der low side? Oder anders 
gefragt: wie groß ist die Gleichtaktspannung, die dein Diffamp 
unterdrücken solle? Die Gleichtaktunterdrückung hängt von der 
Genauigkeit deiner Widerstände ab, und wie schon geschrieben wurde kann 
1% zu schlecht sein. Vielleicht siehst du den Fehler ohne Strom deshalb 
nicht, weil dann auch die Gleichtaktspannung gleich 0 wird.

[william (Gast)]

Danke für eure Antworten. Ich verstehe so langsam, was das Problem sein 
könnte.
Ich messe auf der High Side bei ca. 4 V.

[Roland E. (roland0815)]

Impedanz der Quellen beachtet?

[Achim S. (Gast)]

william schrieb:
> Ich messe auf der High Side bei ca. 4 V.

Lagen die auch bei der Nullpunktsmessung an, bei der kein Offset 
auftrat? Falls nicht hast du damit wahrscheinlich die Antwort darauf, wo 
der Offset herkommt (Gleichtaktverstärkung der 4V).

Roland E. schrieb:
> Impedanz der Quellen beachtet?

Differentiell beträgt sie 2mOhm :-)

[Philipp C. (e61_phil)]

Um Dir die Gleichtaktunterdrückung anzusehen, kannst Du auch den Eingang 
kurzschließen (wobei Dein kleiner Shunt das ja schon ganz gut macht ohne 
Strom) und dann den DC Pegel des kurzgeschlossenen Eingangs einmal 
durchfahren. Dann wirst Du sehen wo das Problem herkommt.

Eine Lookup-Tabelle sollte man frühestens dann machen, wenn man 
verstanden hat was da passiert, anderenfalls fällt einem so etwas gerne 
mal mächtig auf die Füße.

[Pandur S. (jetztnicht)]

Ein Problem kann auftreten wenn der eine oder andere Eingang wegen 
unguenstiger Leiterfuehrung ausserhalb der Speisung liegt.

[Jens G. (jensig)]

Der Offset kann vom Offset des OPV kommen (kann schon über 100mV 
ausmachen beim TSX9292 bei v=25), plus Unsymmetrien im R-Netzwerk 
(Toleranzen der R-Werte), was die Gleichtaktunterdrückung zusätzlich 
verschlechtert.


Dann haben die genannten OPV eine ziemlich geringe GBW, und bei 200kHz 
nicht mehr unbedingt viel inner Verstärkung (um/knapp 40dB, also 100, 
was gerade mal viermal so viel wie Deine gewünschte Verstärkung ist). 
Bei Dreieck hat man auch noch Oberwellen, die dann schon evtl. das 
Dreieck hintern OPV abrunden werden. Das könnte evtl. dann die krumme 
Linie verursachen.

Also messe doch erstmal reinen Gleichstrom, oder nur niedrige 
Frequenzen, auf Lowside, um solche Dreckeffekte zu erkennen.