Strategie für Op-Amp- Auswahl - Beispiel Milli-Ohm-Meter

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Strategie für Op-Amp- Auswahl - Beispiel Milli-Ohm-Meter

    










BID = 1082628

BlackLight

Inventar

Beiträge: 4761
 

  


Konkrete Fragen stehen weiter unten (fett gedruckt).

Ich wollte mal Fragen wie Ihr bei Elektronikprojekten vorgeht um einen Op-Amp auszuwählen. Packt ihr blind den nächst besten Op-Amp auf einen Steckbrett/in die Schaltung und probiert es aus? Wenn es nicht funktioniert dann (iterativ) einen besseren suchen? D.h. man hat seine "zig" Op-Amps die man mit den Grenzen und Macken kennt und nicht weiter überrascht wird. Oder sucht ihr über die parametrische Suche bei Distributoren was passendes raus und studiert stundenlang die Datenblätter?

Eine Simulation ist praktisch, ersetzt imho den Test am echten Objekt nicht. Dafür sind Op-Amps mir zu imperfekt. Oder sehe ich das falsch?

Folgende Listen mit Standard-Op-Amps hab ich schon gefunden:
Standardbauelemente OpAmps (mikrocontroller.net)
Liste gängiger Typen von OpAmps (RN-Wissen.de)

Dann empfieht Onra das von 'Ron Mancini' verfasste 'Op Amps For Everyone (SLOD006B)'. Das werde ich mir genauer anschauen. Das Kapitel "Single-Supply Operational Amplifier Selection Guide" hilft mir bei meiner aktuellen Frage auch nicht recht weiter.

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Letztes Jahr wollte ich ein Milli-Ohm-Meter haben und dachte das kann man schnell ohne Op-Amps leicht mit einem LM317 (Stromquelle), billigem Volt- und -Amperemeter (4,5 digit) sowie einem Satz Kelvin-Klemmen zusammenstecken. Nach einem zweiten, potentialgetrennten Netzteil für die Voltmeterversorgung läuft es. Zeigt leider nur ~10 mOhm zu wenig an.




Mein Ziel ist nun eine Lösung mit Op-Amps zu basteln. Ggf. erhöhe ich auch den Prüfstrom von 0,1 A auf 0,2 A um eher der VDE 0701-0702 zu folgen.
Bei der Op-Amp-Auswahl bin ich irgend wie immer beim LM358 gelandet. Was "besseres" für meinen Versorgungsspannungsbereich (z.B. -1V...12V) finde ich nicht wirklich. Hier mein erster Entwurf um einen Spannungsabfall (ab 1 mV bzw. 0,1 mV wenn möglich) zu verstärken und den Offset vom DVM zu korrigieren:




Die 10k-Widerstände sind nur Platzhalter, d.h. die Verstärkung (x1/x5/...) ist noch nicht eingestellt. Plane die trimmbar zu gestalten um ggf. Linearitätsproblem vom DVM & Co. abgleichen zu können.

Auch ist mir aufgefallen, dass ich einen "Instrumentationsverstärker" einsparen kann:




Meine Frage: Wird der LM358 hier das tun was ich will bzw. wäre ein "richtiger" Instrumentationsverstärker besser geeignet? Oder ein anderer Op-Amp? Wenn welcher?
Wie man merkt ist das mein erster eigener Gehversuch. Bisher habe ich nur bestehende Analogschaltungen übernommen bzw. verstehen müssen.

Bei der Versorgung bin ich recht flexibel. Ich will eine neue Leiterplatte machen (lassen). Nur die Eingangsspannung mit 12 VAC (12VA) würde ich gerne beibehalten. Die LM358 sind erst für die nächste Bestellung eingeplant. Sonst könnte ich es kurz zusammenstecken und ausprobieren.
Sonstige Vorschläge für gängige Op-Amps sind gerne gesehen und können jetzt auch noch berücksichtigt werden.
OPA2340UA (SO-8, 2,7-5 V) habe ich schon und den ein oder anderen OP177.

Hier die aktuelle Schaltplan-Idee. Basiert auf dem ersten Entwurf, Foto sieh oben.



Neu ist die Stromquelle mit 0,2 A (LM317, U2) und die negative Hilfsspannung (D3+U4).

BID = 1082634

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  


Zitat :
Oder sucht ihr über die parametrische Suche bei Distributoren was passendes raus und studiert stundenlang die Datenblätter?
Manchmal.
Oder man weiss aus Erfahrung, welches IC in Frage kommt (Daten, Verfügbarkeit, Preis).
Gewöhnlich weiss man ja auch, was man damit anstellen möchte.
Die eierlegende Wollmilchsau gibt es jedenfalls nicht.


Zitat :
Bei der Op-Amp-Auswahl bin ich irgend wie immer beim LM358 gelandet. Was "besseres" für meinen Versorgungsspannungsbereich (z.B. -1V...12V) finde ich nicht wirklich.
Ich würde einen Typ mit möglichst geringer und vor allem temperaturstabiler Eingangsfehlspannung (Input offset voltage) in Betracht ziehen.
Evtl muss man dann auch schon auf Temperaturgradienten in der Platine und an den Kontakten achten, denn die Thermospannungen können bis zu 50µV/K (meist aber unter 10) betragen.


Ach ja,
P.S.:
Zitat :
: Wird der LM358 hier das tun was ich will
Wahrscheinlich nicht.
Das liegt aber nicht nur an LM358, sondern auch an deiner Schaltung.
Suche die Problemstellen!

[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 23 Mai 2021 20:16 ]








BID = 1082636

BlackLight

Inventar

Beiträge: 4761


Zitat : perl hat am 23 Mai 2021 20:04 geschrieben :
Ich würde einen Typ mit möglichst geringer und vor allem temperaturstabiler Eingangsfehlspannung (Input offset voltage) in Betracht ziehen.
Evtl muss man dann auch schon auf Temperaturgradienten in der Platine und an den Kontakten achten, denn die Thermospannungen können bis zu 50µV/K (meist aber unter 10) betragen.
Danke perl! Das Thema Thermospannung hatte ich gar nicht auf dem Schirm. Dann werde ich die Op-Amps am Besten ans eine Ende der Platine anordnen und ggf. mit "AD584KH-Löchern" thermisch vom Rest isolieren. Bei meiner AD584-Spannungsreferenz habe ich das Prinzip zum ersten Mal bewusst gesehen:




Wollte zur Kühlung der Linearregler eigentlich die Platine nutzen. Dann packe ich die besser auf einen großen Kühlkörper bzw. das ganze "Leistungs"-Netzteil auf eine separate Platine.

BID = 1082638

Jornbyte

Moderator



Beiträge: 6182


Zitat :
Dann packe ich die besser auf einen großen Kühlkörper

Das ist nicht gut. Denn bei Temperaturschwankung (Fenster auf, Durchzug der Luft z.B.) hast du neuen Ärger. Du brauchst eher einen OP-Amp der mit einer Auto-Zero-Architektur ausgestattet ist , die den Baustein in regelmäßigen Abständen nachkalibriert.

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mfg Jornbyte

Es handelt sich bei dem Tipp nicht um eine Rechtsverbindliche Auskunft und
wer Tippfehler findet, kann sie behalten.

BID = 1082641

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Du brauchst eher einen OP-Amp der mit einer Auto-Zero-Architektur ausgestattet ist
Das nützt aber nichts, wenn der Fehler im Layout steckt.
Die AZ-Korrektur gleicht ja nur den Offset-Fehler des IC selbst aus. (Gewöhnlich bis auf einen Rest von ca 1 µV).
Die Schaltung enthält aber noch ganz andere Bolzen.

BID = 1082732

BlackLight

Inventar

Beiträge: 4761

Ich weiß ja nicht ob wir an den Anforderungen vorbei reden. Fürs erste reicht mir eine Schaltung die aus 1 mV rund 5 mV macht.
Primär wollte ich das Thema Op-Amp besprechen. Mein Fehler, dass mir das Wissen fehlen.


Zitat : Jornbyte hat am 23 Mai 2021 21:21 geschrieben :
> Dann packe ich die besser auf einen großen Kühlkörper
Das ist nicht gut. Denn bei Temperaturschwankung (Fenster auf, Durchzug der Luft z.B.) hast du neuen Ärger.
Das verstehe ich nicht ganz.
Meine Absicht war den LM78S05 und LM317 auf Kühlkörper packen die im Plastikgehäuse sitzen. Dann ggf. noch das Netzteil mit Schaumstoff von den Op-Amps thermisch isolieren. Eine ED << 100% reicht mir fürs Erste.

Ich weiß dass meine 12 VAC nicht optimal gewählt sind. Anfangs wollte ich eine 1A-Stromquelle mit einem Schaltregler basteln. Ist dann aber eine lineare mit 100 mA geworden.
Da fällt mir was ganz dummes ein. Ich könnte den 5V-Vorregler durch einen getakteten und ein Paar Pi-Filter ersetzten!



Zitat : perl hat am 23 Mai 2021 21:51 geschrieben :
Die Schaltung enthält aber noch ganz andere Bolzen.
Was soll ich dazu sagen? Das es eine stark gewachsene Idee ist die eine Analog-Laie zusammengewürfelt hat?

Für 1/3 Widerstandsrauschen hätte ich noch eine Idee. Ferrite und einige Widerstandswerte sowie Details fehlen auch noch.


Mit Op-Amps brauche ich keine getrennten Massen mehr und andere Altlasten sind auch weg.

Bin kein Fan von diesen Glaubensvereinen, aber ein Motto von denen gefällt mir: „Dann möge er jetzt sprechen oder für immer schweigen!“

BID = 1082737

Jornbyte

Moderator



Beiträge: 6182

Dann hab ich das falsch verstanden BlackLight. Ich dachte du wolltest die auf den OP kleben.

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mfg Jornbyte

Es handelt sich bei dem Tipp nicht um eine Rechtsverbindliche Auskunft und
wer Tippfehler findet, kann sie behalten.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Jornbyte am 25 Mai 2021 20:27 ]

BID = 1082746

BlackLight

Inventar

Beiträge: 4761

Dieser Ron von TI schreibt auch interessante Artikel, z.B.
So many amplifiers to choose from: Matching amplifiers to applications slyt213.pdf

Passt nicht perfekt auf meine eigentliche Frage. Finde die Übersicht/Unterschiede zwischen verschiedenen Op-Amps aber sehr interessant.
Neu für mich sind z.B. Current feedback amplifiers (CFAs) & Fully differential amplifiers (FDAs)

Mal sehen was man noch von dem finden kann.

BID = 1089788

BlackLight

Inventar

Beiträge: 4761

Nochmal zurück zum Thema Op-Amp-Auswahl. War zu früh dran mit meiner Frage.
Heute redet Dave über verschiedene (uralt) 0815-Op-Amps:

EEVBlog 1436 - The TOP 5 Jellybean OPAMP\'s
Spoiler:

Zitat :
01:47 - LM358
07:51 - FET Input TL071/72/74
11:28 - CMOS LMV358
15:17 - LM324
17:23 - The LM321 is NOT a thing
19:09 - Oh, all right, the LM741
19:41 - RC4558
21:11 - The Audiophiles go WILD! The NE5532
22:06 - OP07 Precision OPAMP





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