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Hallo Schaltungsexperten, hallo Hobbyelektroniker.
Ich bin neu hier im Forum.

Zur Vorgeschichte des Bildes im Anhang:
Ich habe mir eine Verstärkerschaltung für ein Elektrofeldmeter (auch Feldmühle genannt) auf einem Steckbrett aufgebaut.
Die Schaltung besteht aus drei Grundeinheiten. Der AD620 ist ein Instrumentationsverstärker und hat im Wesentlichen die Aufgabe, den Gleichtaktanteil in Form des 50Hz-Netzbrumms zu unterdrücken.
Die zweite Stufe bildet ein ungesteuerter Vollweg-Präzisionsgleichrichter. Mit dem Tiefpass am Ende wird noch ein wenig geglättet.

Da die Berechnung der felderzeugenden Spannung aus der Ausgangsspannung dieser Schaltung etwas ungenau ist, würde ich gerne einen Offsetabgleich durchführen. Ich werfe jetzt einfach mal ein Paar Zahlen rein:

Eingänge auf Masse und miteinander verbunden.
Offsetspannung des AD620: 1,1 mV
Offsetspannung am Ausgang des Gleichrichters: 9,1 mV

Frage an euch:
Der Offset des AD620 kann man vernachlässigen. Würdet ihr einen Offsetabgleich an den Operationsverstärkern 1 und 2 vornehmen?


Grüße und Dank
Rolf

Sorry, das wichtigste vergessen:
Meine Schaltung.


Gruß und Dank
Rolf

» Sorry, das wichtigste vergessen:
» Meine Schaltung.
»
»
» Gruß und Dank
» Rolf
»
»

Hallo,
nimm statt des TL072 einen OP mit geringerem Offset, einen OPA2197 zum Beispiel.
Dann ist kein Offsetabgleich erforderlich. Hat der 33µF einen geringen Leckstrom?

Grüße
Altgeselle

» Hallo,
» nimm statt des TL072 einen OP mit geringerem Offset, einen OPA2197 zum
» Beispiel.
» Dann ist kein Offsetabgleich erforderlich. Hat der 33µF einen geringen
» Leckstrom?
»
» Grüße
» Altgeselle

Das mit dem Leckstrom müsste ich überprüfen. Danke.
Würde es ganz gerne auch mit Offsetabgleich ausprobieren.


Gruß und Dank
Rolf

» » Hallo,
» » nimm statt des TL072 einen OP mit geringerem Offset, einen OPA2197 zum
» » Beispiel.
» » Dann ist kein Offsetabgleich erforderlich. Hat der 33µF einen geringen
» » Leckstrom?
» »
» » Grüße
» » Altgeselle
»
» Das mit dem Leckstrom müsste ich überprüfen. Danke.
» Würde es ganz gerne auch mit Offsetabgleich ausprobieren.
Dann nimm TL071, die haben einen Anschluss für ein Poti
zum Offsetabgleich.
Der Präzisionsgleichrichter richtet auch Störspannungen gleich.
Deswegen kann es sinnvoll sein, ein Tiefpassfilter vorzuschalten.
Eventuell kommt ein Teil der gemessenen Ausgangsspannung
schon daher.

Hallo Rolf,

»

Wegen der Einkopplung der Rest-Störspannungspannung hat Dir schon der Altgeselle ein Tiefpassfilter vor dem Aktiv-Präzisionsgleichrichter empfohlen. Es gibt aber noch ein anderes Problem mit den hochohmigen Eingängen. Es ist in der Praxis nie so, dass von einem äusseren elektrischen Störfeld (z.B. 50-Hz-Brummspannung), beide Leitungen gleichermassen beeinflusst werden. Besonders bei sehr hoher Verstärkung macht sich das leicht bemerkbar. Das wäre eine Zuleitung ohne Abschirmung.

Was man unternimmt, ist sehr davon abhängig wie hochohmig (hochimpedant) die Quelle selbst ist. Es stellt sich daher die Frage, wenn man ein 2-adrig abgeschirmtes Kabel benutzt, ob die dadurch entstehende parasitäre Kapazität zwischen den Leitern und der Abschirmung nicht zu gross ist.

Wie gut man eine Feldmühle selbst gegen unerwünschte Felder abschirmen kann, da kenn ich mich überhaupt nicht aus. Das soeben beschriebene Problem kenne ich zur Genüge bei der hochempfindlichen Messung intramuskulärer elektromyographischer Signale (iEMG). Da sind schon geringe Asymmetrien in der Auswirkung so gross, dass man gut daran tut, die ganze Angelegenheit in einem Faradäischen Käfig (geht auch in einer ausgedienten geerdeten Klimakammer) durchzuführen.

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

Vielen Dank, Thomas.
Gut, dass Du es erwähnst.
Ich hätte noch eine Frage zum Offset-Abgleich:
Kann ich den Abgleich allein am Ende, also am Tiefpass-OPV vornehmen oder müsste man pro Stufe abgleichen?
Ich würde sagen ja, denn die Offsetspannung überlagert sich linear. Er kann also einmalig am Ende herausgeholt werden.


Gruß und Dank
Rolf

Hallo,
» Ich würde sagen ja, denn die Offsetspannung überlagert sich linear. Er kann
» also einmalig am Ende herausgeholt werden.
in vielen Fällen mag das gehen, aber es ist immer besser, derartige Fehler am Ort ihres Entstehens zu beseitigen bzw. zu kompensieren. Selbst in einer Schaltung mit nur wenigen Komponenten hast Du z.B. durch unterschiedliche Eigenerwärmung unterschiedliche Temperatureinflüsse in der Schaltung, somit auch lokal unterschiedlich auftretende Offsetfehler. Eine globale Offsetkorrektur addiert jetzt alle Offsetspannungen, Irgendwo erfolgt die Kompensation an einer Stelle. Das macht z. B. eine Temperaturkompensation sehr schwer bis unmöglich, da bei der globalen Kompensation unterschiedliche Temperatureinflüsse zu kompensieren wären, das ist kaum möglich. Allerdings kann man diesen Weg evtl. beschreiten, wenn das Signal per µC ausgewertet wird. Dann wäre es z.B. möglich, zyklisch den Offset zu messen und rechnerisch zu kompensieren. Aber gerade wenn man mit hohen Verstärkungen arbeitet, sollte man die einzelnen Stufen individuell sauber aufbauen und abgleichen.
Grüße
Hartwig
»
»
» Gruß und Dank
» Rolf

Hi,

nun, der AD620 hat noch mehr pins, zB auch einen Ref Pin.
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD620.pdf

ZB, ein Eval-Board, ähnlich wie obig und einiges dazu.
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/user-guides/UG-261.pdf

Über diesen Pin kannst einstellen.


Hier, bei AD findest Hilfe, auch ganze Handbüchlein:
http://www.analog.com/en/search.html?q=AD620

Gerald
---

--
...und täglich grüßt der PC:
"Drück' ENTER! Feigling!"

» Hallo,
» » Ich würde sagen ja, denn die Offsetspannung überlagert sich linear. Er
» kann
» » also einmalig am Ende herausgeholt werden.
» in vielen Fällen mag das gehen, aber es ist immer besser, derartige Fehler
» am Ort ihres Entstehens zu beseitigen bzw. zu kompensieren. Selbst in einer
» Schaltung mit nur wenigen Komponenten hast Du z.B. durch unterschiedliche
» Eigenerwärmung unterschiedliche Temperatureinflüsse in der Schaltung, somit
» auch lokal unterschiedlich auftretende Offsetfehler. Eine globale
» Offsetkorrektur addiert jetzt alle Offsetspannungen, Irgendwo erfolgt die
» Kompensation an einer Stelle. Das macht z. B. eine Temperaturkompensation
» sehr schwer bis unmöglich, da bei der globalen Kompensation
» unterschiedliche Temperatureinflüsse zu kompensieren wären, das ist kaum
» möglich. Allerdings kann man diesen Weg evtl. beschreiten, wenn das Signal
» per µC ausgewertet wird. Dann wäre es z.B. möglich, zyklisch den Offset zu
» messen und rechnerisch zu kompensieren. Aber gerade wenn man mit hohen
» Verstärkungen arbeitet, sollte man die einzelnen Stufen individuell sauber
» aufbauen und abgleichen.
» Grüße
» Hartwig
» »
So sehe ich das auch. Feldmüller hat ja "Vollweg-Präzisionsgleichrichter"
geschrieben. Also sollen wohl beide Halbwellen gleich genau verstärkt
werden. Das geht nur, wenn jeder OP einzeln Offsetkompensiert ist.
Grüße
Altgeselle

Danke für eure Hilfe Leute.
Wo finde ich im Datenblatt des AD620 Angaben darüber, welchen maximalen Strom der AD620 an seinem Ausgang treiben kann?
Es wird eine Angabe zum Kurzschluss-Ausgangsstrom gemacht. Wäre das dann der maximale Strom, den ich aus dem Ausgang uiehen kann?

Ich habe den Ausgang des AD620 direkt mit dem Eingang des Gleichrichters verbunden.
Wie kann man entscheiden, ob das in Ordnung ist? Könnte man ggf. den Strom messen?


Gruß und Dank
Rolf

Hallo,

» Es wird eine Angabe zum Kurzschluss-Ausgangsstrom gemacht. Wäre das dann
» der maximale Strom, den ich aus dem Ausgang uiehen kann?

mehr als Kurzschluss wäre aufwändig also ja, hier 18mA
Siehe auch Grenzwerte:" Output short circuit duration: indefinite. " Also dauerkurzschlußfest
»
» Ich habe den Ausgang des AD620 direkt mit dem Eingang des Gleichrichters
» verbunden.
» Wie kann man entscheiden, ob das in Ordnung ist? Könnte man ggf. den Strom
» messen?
berechnen! Einfach nach Kirchhoff und Ohm!
Nachtrag,
ist ja in Deinem Fall einfach: am Ausgang liegen 2 Widerstände, die je auf einen virtuellen Nullpunkt (OP-Eingang) gehen. Wenn ich Deine Zeichnung richtig lese, sind das 1kOhm und 2,2kOhm - das ergibt dann parallel 688 Ohm. Hier geht es jetzt schon darum, wie weit Du den AD620 aussteuerst, die vollen 18mv sind - wie gesagt ein Grenzwert. Im Interesse der Linearität usw. solltest Du deutlich darunter bleiben - das bedarf genauer Betrachtung des Datenblattes oder der von Gerald verlinkten Applikationen. Dabei solltest Du auch berücksichtigen, daß eine hohe Stromentnahme das IC möglicherweise thermisch mehr belastet, dann kommt die Temperraturdrift ins Spiel. Wahrscheinlich wirst Du Deine Widerstände höher wählen müssen, mit 10k statt 1k wäre das evtl. besser.

Grüße
Hartwig
»
»
» Gruß und Dank
» Rolf

» Dabei
» solltest Du auch berücksichtigen, daß eine hohe Stromentnahme das IC
» möglicherweise thermisch mehr belastet, dann kommt die Temperraturdrift ins
» Spiel. Wahrscheinlich wirst Du Deine Widerstände höher wählen müssen, mit
» 10k statt 1k wäre das evtl. besser.

Danke. Die Langzeitstabilität der Schaltung ist für mich wichtiger als die Genauigkeit.
Einen konstanten Fehler in der Ausgangsspannung der Schaltung kann ich ggf. mit einer Software reduzieren.


Gruß
Rolf

Wenn ich den Strom, den der AD620 treibt, messen wolllte, kann ich dazu ein Multimeter verwenden?
Die Multimeter können niederfrequente Wechselspannungen und-ströme messen. Können sie auch einen rechteckförmigen Strom messen?


Gruß
Rolf

» Wenn ich den Strom, den der AD620 treibt, messen wolllte, kann ich dazu ein
» Multimeter verwenden?

was genau willst Du messen? Für den den Arbeitspunkt oder Einhaltung der Grenzwerte bringt das nicht viel, Nullpunktverschiebungen, einseitiges Clipping usw könntest Du nicht erkennen. Durch die Mittelwerte kannst Du auch die Überschreitung von Grenzwerten nicht erkennen, das wären Spitzenwerte! Für derartige Messungen nimmt man einen Oszi.

» Die Multimeter können niederfrequente Wechselspannungen und-ströme messen.
» Können sie auch einen rechteckförmigen Strom messen?

messen geht, nur das Ergebnis ist ungewiss: Einfache DVM messen den arithmetischen Mittelwert (Gleichrichtwert), sind aber auf Effektivwert kalibriert. Andere DVMs zeigen den echten Effektivwert an. Dann kommt insbesondere beim Rechteck ein möglicher Fehler durch den Frequenzgang dazu, da ein DVM natürlich eine obere und untere Grenzfrequenz in Bezug auf die Meßgenauigkeit hat. Das Rechteck ist da extrem mit eigentlich nur 2 Komponenten (Dach= 0Hz) und Flanke = max. hohe Frequenz).
Du wirst entweder das Ergebnis rechnerisch korrigieren müssen, ansonsten müsstest Du Dir eine Kalibrierkurve (Wahrscheinlich reicht ein Faktor) für den in Frage kommenden Meßbereich (Frequenz!) erstellen - wie Du das machst, hängt von Deiner Ausrüstung ab

Grüße
Hartwig
»
»
» Gruß
» Rolf