Operationsverstärker, bipolare Versorgung, Genauigkeit und Verstärkung um Nullpunkt

[Moritz (Gast)]

Hallo,

ich habe das Problem, dass ich eine Verstärkerschaltung brauche, die im 
Bereich zwischen 50 mV und 3 V relativ genau arbeitet. Ein 
Verstärkungsfehler von maximal 1 % wäre schön.
Ich muss mein analoges Signal um den Faktor 2 verstärken.

Ich habe sowohl eine positive als auch eine negative Betriebsspannung 
(+/- 15 V) zur Verfügung. Diese erzeuge ich zwecks Isolation mit einem 
DC/DC-Wandler, also hab ich auch hochfrequente Störungen.

Jetzt stellt sich mir aber die Frage, ob es besser ist, eine 
Offsetspannung von sagen mir mal 1 V einzuführen, um nicht auf 50 mV 
runter zu müssen.
Dann müsste ich beispielsweise mit einem Differenzverstärker diese 
Offsetspannung wieder rausrechnen.

Grüße
Moritz

[Dussel (Gast)]

Ich mache das bei monopolarer Versorgung gerne, um aus dem Grenzbereich 
des Operationsverstärkers zu bleiben.
Aber was sollte das bei dir bringen? Wenn du den Operationsverstärker 
bipolar versorgst, liegen die 50 mV doch schön nahe der Mitte des 
Arbeitsbereichs.
Vom Gefühl her würde ich noch eher 1 V abziehen, um den Spannungsbereich 
in die Mitte der Versorgung zu schieben.

[Moritz (Gast)]

Wie ist das denn mit den Störungen auf der Masse durch den 
DC/DC-Wandler?

Ich habe schon vor Signal- und Powerground layoutmäßig möglichst zu 
entkoppeln, aber reicht das auch?

Ich mach mir auch Sorgen, dass die Störungen vom DC/DC-Wandler die Masse 
so verunstalten, dass ich bei 50 mV eher 10 % Abweichung habe.

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Hallo,

einen künstlich eingebauten Offset braucht es bei Deiner Versorgung 
nicht.
Nimm am besten einen präzisen OPV mit geringer Offsetspannung und hoher 
Verstärkung.
Die Störungen lassen sich durch einen integrierenden Anteil in der 
Verstärker-Beschaltung zumindest vermindern. Ansonsten kannst Du eine 
LC-Filterung in die Versorgung einbauen.

MfG

[Christoph db1uq K. (christoph_kessler)]

Der Klassiker OP07 hat Offsets im Mikrovoltbereich, wenn es noch 
präziser sein muss, vielleicht ein Chopper-OP.

[Stefan F. (Gast)]

Moritz schrieb:
> Wie ist das denn mit den Störungen auf der Masse durch den
> DC/DC-Wandler?

Der Operationsverstärker hat gar keinen GND Anschluss.

Und Störungen darf es auf GND schlichtweg nicht geben, weil das dein 
Bezugspotential für alle Spannungen ist. Wenn GND nicht überall gleich 
ist, hast du einen Fehler in der Leitungsführung.

[Achim S. (Gast)]

Moritz schrieb:
> Ein
> Verstärkungsfehler von maximal 1 % wäre schön.

Zum OPV und dem Offsetfehler wurde schon alles gesagt.

Der Verstärkungsfehler (d.h. der Fehler im Verstärkungsfaktor) ist vor 
allem von den Toleranzen der Widerstände abhängig, mit denen du die 
Verstärkung festlegst. Das gilt zumindest niedrigen Frequenzen, wo die 
Leerlaufverstärkung des OPV noch sehr groß ist.

Moritz schrieb:
> Wie ist das denn mit den Störungen auf der Masse durch den
> DC/DC-Wandler?

Wähle einen Massepunkt, auf den sich all deine Messungen beziehen (z.B. 
der Widerstandsteiler in der Rückkopplung des OPV). Ordne die Bauteile 
so an und führe die Verbindungsleitunge zu diesem Massepunkt so, dass 
über die Verbindungen zu diesem Massepunkt keine störenden Strom fließen 
(also z.B. keine Rippleströme deiner DCDC). Filtere die Eingäge und 
Ausgänge der DCDC so, dass "nach außen" nur "Gleichströme" fließen. Leg 
wenn möglich die Grenzfrequenz deines Verstärkers so aus, dass die 
Frequenzen des DCDC nicht verstärkt werden.

Und wenn es wirklich ultrapräzise und ungestört sein muss: dann nutze 
als Versorgung Batterien anstelle von DCDCs.

[Klaus R. (klara)]

Moritz schrieb:
> ich habe das Problem, dass ich eine Verstärkerschaltung brauche, die im
> Bereich zwischen 50 mV und 3 V relativ genau arbeitet. Ein
> Verstärkungsfehler von maximal 1 % wäre schön.
> Ich muss mein analoges Signal um den Faktor 2 verstärken.

Gut. Welche Bandbreite ist gewünscht?

Ich hatte mal vor einiger Zeit bei TI eine Vergleichsliste von OPV mit 
Zero-Drift und niedrigem Offset ausgeben lassen, liegt an bei.

Der OPA189 ist gut und hat auch noch geringes Rauschen. Vor über 10 
Jahren hatte ich mich für den OPA333 entschieden, damals war der mit an 
der Spitze.

Du mußt natürlich auch die anderen Parameter für Dich mit abwägen.
mfg Klaus

[A-Freak (Gast)]

Beziehe die Spannungen nicht auf eine Massefläche sondern auf einen Ort 
der per Definition 0V hat.