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Hallo allerseits,

wer kann mir bei folgender Frage helfen?
Ich möchte ein Spannungssignal im Mikrovoltbereich in den Bereich von einigen Volt (0 bis 4) verstärken. Wenn mein Eingangssignal sehr klein ist, z.B. 5 µV, dann liegt das meines Wissens in der Größenordnung von Rauschspannungen am Verstärkereingang. Wie verhält sich das nun: Wird das Rauschen im gleich Maße verstärkt wie das Nutzsignal am Eingang? Dann könnte ich ja auch am Ausgang des Verstärkers nicht zwischen Nutzsignal und Rauschen unterscheiden

Hallo

Operationsverstärker mit niedrigem Rauschen haben eine Eingangsrauschspannung von unter 1nV bis ca. 10 nV. Da hättest du bis zu deinen 5µV noch Reserve.

Theo



PS: Diese Auflistung ist von 1991, da gibt es mit Sicherheit inzwischen noch Besseres.

» Operationsverstärker mit niedrigem Rauschen haben eine
» Eingangsrauschspannung von unter 1nV bis ca. 10 nV.

Pro sqrt(Bandbreite), und auch die absolute Frequenz spielt eine Rolle.


» Da hättest du bis zu
» deinen 5µV noch Reserve.

Schnell nicht mehr.

» Hallo
»
» Operationsverstärker mit niedrigem Rauschen haben eine
» Eingangsrauschspannung von unter 1nV bis ca. 10 nV. Da hättest du bis zu
» deinen 5µV noch Reserve.
»
» Theo
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» PS: Diese Auflistung ist von 1991, da gibt es mit Sicherheit inzwischen
» noch Besseres.
Hallo,
ja, das Rauschen dürfte das kleinere Problem sein.
Der größere Fehler ergibt sich aus Offsetspannung
und Drift.
Man könnte einen "Zero-Drift" OP nehmen, z.B.:
http://parametric.linear.com/html/zero_drift_amplifiers
- gibt es auber auch von anderen Herstellern, z.B. Ti und AD.
Aber es fehlen zu Auswahl eines geeigneten OP
noch ein paar Angaben, wie z.B.
Innenwiderstand der Quelle, Frequenzbereich (oder soll
nur AC verstärkt werden?).

Grüße
Altgeselle

» Hallo allerseits,
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» wer kann mir bei folgender Frage helfen?
» Ich möchte ein Spannungssignal im Mikrovoltbereich in den Bereich von
» einigen Volt (0 bis 4) verstärken. Wenn mein Eingangssignal sehr klein
» ist, z.B. 5 µV, dann liegt das meines Wissens in der Größenordnung von
» Rauschspannungen am Verstärkereingang. Wie verhält sich das nun: Wird das
» Rauschen im gleich Maße verstärkt wie das Nutzsignal am Eingang? Dann
» könnte ich ja auch am Ausgang des Verstärkers nicht zwischen Nutzsignal
» und Rauschen unterscheiden

was für ein Spannungssignal? Gleichspannung, Wechselspannung? Welche Frequenz?

--
Ein Tröpfchen Öl von Zeit zu Zeit
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» » Operationsverstärker mit niedrigem Rauschen haben eine
» » Eingangsrauschspannung von unter 1nV bis ca. 10 nV.
»
» Pro sqrt(Bandbreite), und auch die absolute Frequenz spielt eine Rolle.
»
»
» » Da hättest du bis zu
» » deinen 5µV noch Reserve.
»
» Schnell nicht mehr.

Und dazu kommt, dass die Strom-Rauschdichte auch noch eine Rolle spielen kann, je nachdem wie hoch die Quellimpedanz ist.

Da kann der Schuss hinten rausgehen, wenn man ein Opamp mit besonders niedriger Spannungs-Rauschichte nimmt und weil dieser ein bipolarer Opamp ist und zuviel Strom-Rauschdichte aufweist, dann guckt man dumm in den Oszi, wenn dann am Ausgang des Opamp die Rauschspannung höher als erwartet ist.

--
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

» wer kann mir bei folgender Frage helfen?
» Ich möchte ein Spannungssignal im Mikrovoltbereich ...

Sag uns einfach, was für ein Signal und woher es kommt. Wir werden dir schon (soweit es technisch möglich ist) den passenden Rat geben.

Ersatzweise kannst du uns auch alle notwendigen Informationen geben (sofern du das beurteilen kannst). Bandbreite, Frequenz, Innenwiderstand der Quelle.. etc)

Oder isses geheim und du befürchtest, jemand könnte deine Idee klauen und dann statt dir Millionär werden?

hws

Erstmal vielen Dank für alle Antworten. Also, dann werde ich mal das konkrete Problem beschreiben.

Es geht darum, das Ausgangssignal eines Basisdrucksensors zu verstärken. Das ist ein Drucksensor, der am Ausgang die Diagonalspannung einer Messbrücke, bestehend aus DMS, liefert. Offenbar handelt es sich nicht um in eine Siliziummembran implantierte piezoresistive DMS (die liefern Spannungen im mV-Bereich), denn die Empfindlichkeit des Sensor liegt bei nur 5µV/V/mmHg. Bei einem Messbereich von -30 bis 300 mmHg und einer Betriebsspannung von 5V erhält man also Spannungen zwischen -750µV und 7,5mV. 1mmHg entspricht 25µV.

Das Signal soll digitalisiert werden, und zwar bei einer AD-Referenzspannung von 4 V. Deshalb muss es verstärkt werden. Außerdem darf die Messbrücke so gut wie gar nicht belastet werden, deshalb soll für die Druckmessung ein Instrumentierungsverstärker eingesetzt werden soll. Offsetabgleich kann in Software durchgeführt werden. Nur bleibt das Problem der Temperatur- und Langzeitdrift und eben die Frage, ob das Rauschen (sowohl das der DMS als auch das des Verstärkers) stört.

» Erstmal vielen Dank für alle Antworten. Also, dann werde ich mal das
» konkrete Problem beschreiben.
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» Es geht darum, das Ausgangssignal eines Basisdrucksensors zu verstärken.
» Das ist ein Drucksensor, der am Ausgang die Diagonalspannung einer
» Messbrücke, bestehend aus DMS, liefert. Offenbar handelt es sich nicht um
» in eine Siliziummembran implantierte piezoresistive DMS (die liefern
» Spannungen im mV-Bereich), denn die Empfindlichkeit des Sensor liegt bei
» nur 5µV/V/mmHg. Bei einem Messbereich von -30 bis 300 mmHg und einer
» Betriebsspannung von 5V erhält man also Spannungen zwischen -750µV und
» 7,5mV. 1mmHg entspricht 25µV.
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» Das Signal soll digitalisiert werden, und zwar bei einer
» AD-Referenzspannung von 4 V. Deshalb muss es verstärkt werden. Außerdem
» darf die Messbrücke so gut wie gar nicht belastet werden, deshalb soll für
» die Druckmessung ein Instrumentierungsverstärker eingesetzt werden soll.
» Offsetabgleich kann in Software durchgeführt werden. Nur bleibt das
» Problem der Temperatur- und Langzeitdrift und eben die Frage, ob das
» Rauschen (sowohl das der DMS als auch das des Verstärkers) stört.

Schau doch mal dieses Datenblatt an:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina333.pdf
Da sind Angaben über Drift und Rauschen enthalten.

Grüße
Altgeselle

edit: bei so kleinen Spannungen spielt auch der Aufbau und
das Leiterplatten-Layout eine große Rolle (Temperaturspannungen...)

Normal ist da bei einer DMS-Messbrücke ein Trägerfrequenz Verstärker oplikatorisch.
Gruß

--
Nur wer nichts macht, macht keine Fehler
wer keine Fehler macht, wird befördert.

» Normal ist da bei einer DMS-Messbrücke ein Trägerfrequenz Verstärker
» oplikatorisch.
» Gruß

Obligatorisch. Es muß obligatorisch heißen. Genauso wie bei Superkalifragelistischexpialigorisch.

Öfter mal ein Büchlein kaufen und viel lesen und lernen. Dann klappt das auch mit den Fremdwörtern. Sonst schreib lieber "verpflichtend, verbindlich, vorgeschrieben, zwingend erforderlich". Was natürlich für einen "Trägerfrequenzverstärker für DMS-Meßbrücken" auch nicht zutrifft.

» » Normal ist da bei einer DMS-Messbrücke ein Trägerfrequenz Verstärker
» » oplikatorisch.
» » Gruß
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» Obligatorisch. Es muß obligatorisch heißen. Genauso wie bei
» Superkalifragelistischexpialigorisch.
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» Öfter mal ein Büchlein kaufen und viel lesen und lernen. Dann klappt das
» auch mit den Fremdwörtern. Sonst schreib lieber "verpflichtend,
» verbindlich, vorgeschrieben, zwingend erforderlich". Was natürlich für
» einen "Trägerfrequenzverstärker für DMS-Meßbrücken" auch nicht zutrifft.

Oh, das hättste jetzt aber nicht schreiben dürfen. Nun hat Elko-Scotty Böckchen und schimpft dich gleich ganz dolle aus.

Wer Fehler findet darf sie behalten.

Das wichtigste ist doch, dass man doch weiss was gemeint ist.
Und ob man ein Trägerfrequenz Verstärker für DMS nimmt ist jedem überlassen, nach dem Motto Wer mist mist Mist.
Gruß

--
Nur wer nichts macht, macht keine Fehler
wer keine Fehler macht, wird befördert.

So eng sehe ich das nicht.
Gruß

--
Nur wer nichts macht, macht keine Fehler
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» Wer Fehler findet darf sie behalten.
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» Das wichtigste ist doch, dass man doch weiss was gemeint ist.
» Und ob man ein Trägerfrequenz Verstärker für DMS nimmt ist jedem
» überlassen, nach dem Motto Wer mist mist Mist.
» Gruß

Boah, und ich dachte du regst dich jetzt auf.
War aber ohnehin nicht böse gemeint.

Was du mit "Trägerfrequenzverstärker" meintest ist mir schon klar. Ich finde das aber Overkill bloß für eine DMS-Brücke.

» Normal ist da bei einer DMS-Messbrücke ein Trägerfrequenz Verstärker
» oplikatorisch.
» Gruß

meinst du vllt. einen Meßzerhacker? Die wurden wohl mal für solche Fälle erfunden.

Es gab schon in den Dreißigern des letzten Jahrhunderts Lösungen dafür, Signale aus dem Rauschen herauszuheben. Keine Ahnung, ob das hier helfen könnte. Ich hab mal in einer alten Zeitschrift so etwas gefunden, da wurde mit einer Art Lautsprecherantrieb gearbeitet, um da ein Wechselspannungssignal zu überlagern.
Überhaupt waren die Ings damals sehr erfindungsreich. Und vor vielen Lösungen kann man einfach nur den Hut ziehen. Ohne Taschenrechner oder gar Computer haben die mal so einfach das Elektronenmikroskop erfunden und sich lebende Bakterien angeschaut, die für lichtmikroskope einfach zu klein sind, um sie noch erkennen zu können, um mal nur ein Beipiel zu nennen.

Gruß Gerd

--
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