Hallo, kann ein Differenzverstärker die Differenz zweier Spannungen messen, die größer sind als seine Versorgungsspannung, wenn die Differenz der Spannungen jedoch sicher innerhalb der Betriebsspannung liegt? Beispiel: Versorgungsspannung +/- 5V Spannung an Eingang1 +8V Spannung an Eingang2 +6V Ist die Differenz (=2V) dann Messbar?
Nein. Die Spannungen an den Eingängen müssen im durch die Versorgungsspannung spezifizierten Bereich liegen.
Es hilft für die Vorstellung manchmal, wenn man sich vor Augen führt, was ein Verstärker im Allgemeinen und ein Differenzverstärker im speziellen eigentlich macht. Ein Operationsverstärker verstärkt die Differenz zwischen seinen Eingängen idealerweise mit einem Verstärkungsfaktor "unendlich", d.h. die geringste Differenzspannung zwischen den Eingängen sorgt dafür, dass der Ausgang in die entsprechende (pos. oder neg.) Sättigung geht (Komparatorbetrieb). Im realen Verstärker ist die Verstärkung zwar nicht unendlich, aber immer noch sehr groß. Für eine Anwendung als Verstärker baut man eine Rückführung ein, die dafür sorgt, dass der Ausgang die Differenz der Eingänge kompensiert, damit sich ein stabiler Arbeitspunkt einstellt. D.h. der Ausgang wird über einen Spannungsteiler auf einen Eingang zurückgeführt (Je nachdem, ob ein invertierender oder nichtinvertierender Verstärker gefordert ist, entweder auf den invertierenden oder auf den nichtinvertierenden Eingang). Das Teilerverhältnis bestimmt die resultierende Verstärkung. Dabei wird klar, dass am betreffenden Eingang immer nur ein Teil der Ausgangsspannung zur Kompensation zur Verfügung steht. Liegt an einem der Eingänge eine Spannung an, die außerhalb des Versorgungsspannungsbereiches liegt, dann kann der Ausgang (der ja auch nur Werte innerhalb des Versorgungsspannungsintervalls annehmen kann) die Differenz nicht mehr kompensieren und der Verstärker-Ausgang geht in die entsprechende Sättigung.
Wenn du Spannung über der Versorgungsspannung messen willst muss du den Op so beschalten. Die Gesammtverstärkung der Schaltung beträgt 1 . Die Maximale Eingangsspannung gegen GND beträgt : UMax = Ub * (10K + 56K) / 10K = 33V Wenn du andere Bereich brauchst muss du die Widerstandsverhältnisse dementsprechend ändern. Gruss Helmi
Stefan: Doch es geht. Ein Differenzverstaerker hat ja Widerstaende an den Eingangen. Ergeben sich dann an den Eingaengen des OPs im Differenzverstaerker passend kleine Spannungen und sind die Widerstaende spannungsfest, dann geht es. INA117 ist ein extremes Beispiel.
Uwe Bonnes wrote: > Ein Differenzverstaerker hat ja Widerstaende an den Eingangen. Ergeben > sich dann an den Eingaengen des OPs im Differenzverstaerker passend > kleine Spannungen und sind die Widerstaende spannungsfest, dann geht es. > INA117 ist ein extremes Beispiel. Der INA117 enthält aber auch schon eine Spannungsteiler-Schaltung zur Gleichtaktunterdrückung, und das entspricht im Großen und Ganzen der von Helmi vorgeschlagenen Schaltung. Nachteil der Sache ist die geringere Eingangsimpedanz im Vergleich zum einfachen Differenzverstärker. Wenn das keine Rolle spielt, dann kann man das so machen. Klar, wenn man die Gleichtaktkomponente unterdrückt, dann geht es. Ich war oben vom "klassischen" Differenzverstärker ausgegangen, und bei dem geht es so direkt nicht.
Johannes: Der INA117 und Konsorten ist ein "klassischer" Differenzverstaerker! Ein Differenzverstaerker ist ein OP, mit den genau abgeglichenen Widerstaenden als Spannungsteiler. Du denkst wohl an den Instrumentenverstaerker, der (in einen einfachen Fall) nochmals Impedanzwandler vor den Eingaengen des Differenzverstaerkers hat. Und sind nicht Differenzverstaerker und Instrumentenverstaerker dazu da, die Gleichtaktkomponente zu unterdruecken?
Uwe Bonnes wrote: > Johannes: Der INA117 und Konsorten ist ein "klassischer" > Differenzverstaerker! Ein Differenzverstaerker ist ein OP, mit den > genau abgeglichenen Widerstaenden als Spannungsteiler. Du denkst wohl an > den Instrumentenverstaerker, der (in einen einfachen Fall) nochmals > Impedanzwandler vor den Eingaengen des Differenzverstaerkers hat. > > Und sind nicht Differenzverstaerker und Instrumentenverstaerker dazu da, > die Gleichtaktkomponente zu unterdruecken? Richtig. Aber einen Differenzverstärker kann man auch mit einem "normalen" OPV aufbauen (eben die "klassische" einfache Grundschaltung), und ohne die zusätzliche Gleichtaktunterdrückung geht der eben nicht über die Versorgungsspannung hinaus. Und das war der Punkt, auf den ich mich "eingeschossen" hatte. Sorry...
@Johannes M.: > Richtig. Aber einen Differenzverstärker kann man auch mit einem > "normalen" OPV aufbauen (eben die "klassische" einfache Grundschaltung), > und ohne die zusätzliche Gleichtaktunterdrückung geht der eben nicht > über die Versorgungsspannung hinaus. Und das war der Punkt, auf den ich > mich "eingeschossen" hatte. Sorry... Was meinst Du mit zusätzlicher Gleichtaktunterdrückung ? Die ganz einfache Grundschaltung mit V=1 erlaubt bereits Eingangsspannungen bis zu 2*Ub am (+)-Eingang und 3*Ub am (-)-Eingang, bei geringerer Verstärkung sogar ein beliebiges Vielfaches davon. Bei V < 1 kann auch die Eingangsspannungsdifferenz beliebig größer sein als Ub. Jörg
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