Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Fehler einer OP Schaltung


von Daisy D. (daisywarlordduke)


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Hallo,

ich suche Literatur, Applikation Blätter, etc. um den zu erwartenden 
Fehler einer OP AMP Schaltung abzuschätzen. Einfachstes Beispiel wäre 
zum Beispiel ein Invertierender Verstärker. Es ist klar das die Bauteile 
Toleranzen haben und man diese berücksichtigen kann. Ich frage mich 
jedoch wie das für den OP AMP gemacht wird.
Ich habe ein wenig gestöbert jedoch finde ich meist nur die 
Grundschaltungen, Frequenzverhalten, etc. aber eben nicht am Eingang 
eines Invertierenden Verstärkers liegen 10mV, am Ausgang messe ich 1V 
+/- x. Mir würde eine statische Betrachtung erstmal reichen.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,

z.B. der Klassiker hier:

https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/opa2.htm

Lesestoff zu Toleranzen:

https://www.ti.com/lit/an/slyt120/slyt120.pdf


Operational amplifier gain stability, Part 2:
DC gain-error analysis
https://www.ti.com/lit/an/slyt374/slyt374.pdf


Fehlerrechnung zum Instrumentenverstärker

https://www.ti.com/lit/ab/sboa341/sboa341.pdf?ts=1719533739833&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.bing.com%252F


eine ansatzweise Fehlerbetrachtung und Quelle weiterer Suchbegriffe 
(error correction, error analysis)
https://www.analog.com/en/resources/technical-articles/dc-error-characteristics-of-an-op-amp-and-the-effect-on-precision-applications.html


mfg

: Bearbeitet durch User
Beitrag #7692768 wurde vom Autor gelöscht.
von Kurt (sommerwin)


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Die Verstärkung des OP hängt von seiner Beschaltung und dem 
Rückkopplungs Widerstand ab. Wenn der OP eine Verstärkung von 1 haben 
soll, also 10mV rein - 10mV raus, ist der Rückkoppel Widerstand 0. Wäre 
ein Impedanzwandler. Grundlagen und Formeln dazu gibts wie Sand am Meer

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Kurt schrieb:
> Die Verstärkung des OP hängt von seiner Beschaltung und dem
> Rückkopplungs Widerstand ab.

Der OP ist i.a. eine integrierte Schaltung und dieses IC ändert seine 
Eigenschaften nicht, wenn es irgendwie beschaltet wird. Du mischt da 
Äpfel mit Birnen.

> Wenn der OP eine Verstärkung von 1 haben
> soll, also 10mV rein - 10mV raus, ist der Rückkoppel Widerstand 0

Ein OpAmp hat keine Verstärkung von 1, sondern ist ein 
gleichspannungsgekoppelter Verstärker mit einem sogar sehr hohen 
Verstärkungsfaktor.

Die Verstärkung eines mit einem OpAmp realisierten Verstärkes wird erst 
durch die Beschaltung des Op festgelegt. Die Abweichungen eines realen 
Ops vom idealen führen dann zu Abweichungen und zu beachtenden Grenzen 
für die Schaltungsauslegung.

: Bearbeitet durch User
von Andrew T. (marsufant)


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Christian S. schrieb:
> eine ansatzweise Fehlerbetrachtung und Quelle weiterer Suchbegriffe
> (error correction, error analysis)
> 
https://www.analog.com/en/resources/technical-articles/dc-error-characteristics-of-an-op-amp-and-the-effect-on-precision-applications.html

Das trifft es schon ziemlich umfassend.

@ TE: Ich habe gute Erfahrung mit einer Aufstellung in einem Excel 
gemacht.
Der vorteil ist, das man fast nix an Einflüssen übersieht,
aufgeteilt nach min/nominell/max.,
und man auch nach Jahren noch zügig nachvollziehen kann was Einfluss 
macht (bzw. die kollegne die so ein Projekt mal übernehmen könne es 
nutzten).

Im Anhang mal als Beispiel für eine "sehr simplen" nichtinvertieren 
LM358B bzw. dessen Derivate, für die "kleine" Verstärkung von ~22 fach 
.-).
deltaT +/- 60K über RT.

von Lutz V. (lvw)


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Daisy D. schrieb:
> Hallo,
> ich suche Literatur, Applikation Blätter, etc. um den zu erwartenden
> Fehler einer OP AMP Schaltung abzuschätzen.

Ich weiß schon, was Du meinst - trotzdem: Weder der OP noch die mit ihm 
aufgebaute Schaltung macht "Fehler". Die Fehler macht stets der Mensch, 
der nicht ausreichend berücksichtigt, dass dieses aktive Bauteil nicht 
ideal ist (wie in der Berechnung zumeist angenommen). Dabei gehts dann 
z.B. um bei der Berechnung vernachlässigte Eingangs- und 
Ausgangs-Impedanzen, Großsignal-Effekte (slew rate), Offsetspannung, 
Stabilitätsbetrachtungen, etc.

Beispiel: Schaltwiderstände sollen nach Möglichkeit nicht zu klein 
(deutlich größer als der OP-Ausgangswid.) und nicht zu groß (deutlich 
kleiner als der OP-Eing.Wid.) gewählt werden.

> Einfachstes Beispiel wäre
> zum Beispiel ein Invertierender Verstärker. Es ist klar das die Bauteile
> Toleranzen haben und man diese berücksichtigen kann. Ich frage mich
> jedoch wie das für den OP AMP gemacht wird.

Die Frage verstehe ich nicht so ganz ....wenn ein nachgemessener 
Widerstandswert 1,9k statt der angenommenen 1,8 k (Normwert) hat, kann 
man doch mit dem realen Wert rechnen....oder meinst Du mehr den 
erwarteten Streuungsbereich bei angesetzten Maximal- oder 
Minimal-Toleranzen?

> Ich habe ein wenig gestöbert jedoch finde ich meist nur die
> Grundschaltungen, Frequenzverhalten, etc. aber eben nicht am Eingang
> eines Invertierenden Verstärkers liegen 10mV, am Ausgang messe ich 1V
> +/- x. Mir würde eine statische Betrachtung erstmal reichen.

Auch hier hab ich Verständnisprobleme, was den letzten Teil betrifft.
Was ist hier die konkrete Fragestellung?

: Bearbeitet durch User
von Lutz V. (lvw)


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Zum Stichwort "Fehler" hab ich hier noch ein schönes Beispiel:

Es geht um Schaltungssimulation, wobei versehentlich bei den 
OP-Eingängen ein Polaritätstausch passiert ist (Rückkopplung auf den 
nicht-inv. Eingang).

Das Programm findet trotzdem einen stabilen Arbeitspunkt und zeigt bei 
der Simulation im Frequenzbereich (Bode-Diagramm) einen Betragsverlauf, 
der den  Erwartungen entspricht. Man merkt also den Fehler gar nicht.

Frage: Wer macht jetzt einen Fehler? Das Programm oder der Anwender?
Denn in Wirklichkeit sorgt die positive Rückkopplung ja sofort für 
Sättigung.
Hat das Programm versagt, weil es etwas ausgibt, was nicht der Praxis 
entspricht?

: Bearbeitet durch User
von Kurt (sommerwin)


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Rainer W. schrieb:
> Ein OpAmp hat keine Verstärkung von 1, sondern ist ein
> gleichspannungsgekoppelter Verstärker mit einem sogar sehr hohen
> Verstärkungsfaktor.

Dann eben die gesamte Schaltung, wenn dir das lieber ist...


V= 1+ (R2 / R1) = 1

das trifft zu, wenn R2 also der Rückkoplungswiderstand 0 und R1 > als R2 
ist und das ist ein Impedanzwandler bzw. Spannungsfolger.

> Die Verstärkung eines mit einem OpAmp realisierten Verstärkes wird erst
> durch die Beschaltung des Op festgelegt. Die Abweichungen eines realen
> Ops vom idealen führen dann zu Abweichungen und zu beachtenden Grenzen
> für die Schaltungsauslegung.

Du widersprichst dich selbst, lies mal genau was ich geschrieben hab.

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