Auslegung Subtrahier- und Instrumentenverstärker

[Gg V. (vogs)]

Hallo,

ich möchte den Unterschied zwischen Subtrahier- und 
Instrumentenversträker an einer Messbrücke untersuchen.
Die Brücke ist so ausgelegt, dass sie mit U0=5V betrieben wird und bei 
der maximalen Abweichung 5mV als Differenzspannung liefert.
Auf was muss ich nun bei der Auslegung der Widerstände alles achten?

Subtrahierverstärker:
Ich hätte mir jetzt einfach mal eine Verstärkung von 1000 gewünscht und 
die beiden Widerstände mit 1kOhm und 1MOhm gewählt. Somit sollte ich 
dann bei Vollausschlag 5V am Ausgang bekommen. Die CMRR meines OPVs ist 
65dB (min, da ich einfach mal vom worst case ausgehe). Das bedeutet ja, 
dass die Gleichtaktspannung von 2,5V am Ausgang nur mehr mit ca. 2,8mV 
auftritt. Dies ist im Vergleich zu den 5V Vollausschlag durchaus 
verkraftbar.
Ich bin mir jetzt aber ziemlich sicher, dass ich hier was übersehen habe 
mit zu berücksichtigen. Evtl. Ströme oder oder oder!?

Achja, die Versorgungsspannung vom OPV sind +-12V, also sollten 
zumindest Sättigungserscheinungen bei Vollausschlag keine Rolle spielen.

Wäre für Tipps sehr dankbar!

[Jens G. (jensig)]

>Ich hätte mir jetzt einfach mal eine Verstärkung von 1000 gewünscht und
>die beiden Widerstände mit 1kOhm und 1MOhm gewählt. Somit sollte ich
>dann bei Vollausschlag 5V am Ausgang bekommen. Die CMRR meines OPVs ist
>65dB (min, da ich einfach mal vom worst case ausgehe). Das bedeutet ja,
>dass die Gleichtaktspannung von 2,5V am Ausgang nur mehr mit ca. 2,8mV
>auftritt. Dies ist im Vergleich zu den 5V Vollausschlag durchaus
>verkraftbar.

Die CMRR bezieht sich aber auf den Eingang. D.h., der Gleichtakt wird 
mit -65db als Eingangsdifferenzsignal interpretiert. Und 
Differenzsignale werden verstärkt, also bei Dir um 1000. Du hast also 
keinen Fehler im mV-Bereich, sondern im V-Bereich. Im Grunde nur noch 
5dB GEsamt-CMRR
Aber solange der Arbeitspunkt durch die Brücke sich kaum ändert, läßt 
sich dieser Fehler ja rel. einfach wegkompensieren (käme aber noch die 
Temperaturabhängigkeit dazu).

Wie kommst Du übrigens auf 2,8(mV)? Die hälfte davon wäre irgendwie 
plausibler (65dB sind ja fast Faktor 2000)

[Harald W. (wilhelms)]

Ge V. schrieb:

> Ich hätte mir jetzt einfach mal eine Verstärkung von 1000 gewünscht und
> die beiden Widerstände mit 1kOhm und 1MOhm gewählt.

Und Deine Brücke kommt mit 1kOhm Belastung zurecht? Ausserdem
ist eine Verstärkung von 1000 mit einem einzelnen OPV schon recht
grenzwertig. Gerade für Brückenschaltungen ist ein Instrumenten-
verstärker das ideale Bauelement.

[Hui Nei (Gast)]

Ein Subtrahierverstaerker hat einem durch die Eingangswiderstaende 
definierten Eingnagswiderstand. Wenn man nun noch je einen 
Elektrometerverstaerker vorschaltet hat man einen 
Instrumentenverstaerker. Benoetigt also 3 OpAmps. Fuer die Details 
einfach das Datenblatt anschauen.

[Achim S. (Gast)]

Ge V. schrieb:
> Ich bin mir jetzt aber ziemlich sicher, dass ich hier was übersehen habe
> mit zu berücksichtigen. Evtl. Ströme oder oder oder!?

Wie schauts mit dem Offset deines unbekannten OPV aus. Ist der klein 
genug, um nach Verstärkung um den Faktor 1000 nicht zum Problem zu 
werden?

[Gg V. (vogs)]

Erstmal vielen Dank für die ganzen Beiträge. Hab mir es jetzt mit PSpice 
simuliert und meinen Gedankenfehler auch dank eurer Hilfe gefunden.
Ja mir ist bewusst, dass ein Instrumentenverstärker mit hier die 
Schaltung der Wahl ist. Aber darum gehts ja, wie ich geschrieben habe, 
ja genau. Um die Unterschiede mal alle in echt zu sehen und 
auszuprobieren.

Die Frage bleibt nun noch, in welchen Bereichen ich die Widerstände 
wählen soll/kann bzw. auf was ich da aufpassen muss.

Es wurde schon angemerkt, ob die Brücke die 1kOhm Belastung verträgt. 
Muss ich ehrlich sagen, weiß ich nicht. Aber wenn ich mir den Strom 
berechne (einfach I=Ub/R) komm ich da ja gerade mal auf 5uA.

Und es wird sich im dabei wohl um einen LM321 handeln. Also ein Typ. 
Offset von 2mV der dann ja auch mit Uaoff=(R1+R2)/R1*(Uoff), also bei 
einer Verstärkung von 1000 dann mit 2,002V mit ins Gewicht fällt.

[Harald W. (wilhelms)]

Ge V. schrieb:

> Und es wird sich im dabei wohl um einen LM321 handeln.

Ein paar Cent mehr für einen etwas moderneren OPV
solltest Du schon einsetzen.

[Gg V. (vogs)]

Harald W. schrieb:
> Ge V. schrieb:
>
>> Und es wird sich im dabei wohl um einen LM321 handeln.
>
> Ein paar Cent mehr für einen etwas moderneren OPV
> solltest Du schon einsetzen.

Danke für die hilfreiche Antwort :/

Den hab ich gerade zur Hand und fertig.

Die Frage, um die ich euch jetzt nun noch bitte mir weiter zu helfen 
ist, wie man vernünftige Widerstandsbereiche auswählt.
im 100Ohm Bereich, kOhm Bereich, MOhm Bereich?