Graag mee denken: opamp dc versterker

Ik wil een DC versterker maken waarmee kleine dc spanningen (bereik -100mV tot + 100mV) versterkt kunnen worden tot een uitgangssignaal wat varieert tussen 0 en 3,3V. Mijn idee was om daarvoor een opamp te gebruiken die wordt gevoed uit 3,3V DC. Als de ingang dan 0V is zou de uitgang 1,65 V moeten zijn. Als de ingang afneemt van 0 naar -100mV zou de uitgang lineair mee moeten gaan van 1,65 naar 0V en als de ingang van 0 V toeneemt naar +100mV moet de uitgang lineair mee gaan van 1,65 naar 3,3V. De versterking mag ook inverterend zijn wat mij betreft, dat maakt me niet echt uit (dus -100mV in komt dan overeen met +3,3V uit en +100mV in komt overeen met 0V uit). Maar wat wel belangrijk is, is dat 0V aan de ingang overeenkomt met 1,65V aan de uitgang. De uitnagsspanning van de opamp wordt vervolgens verbonden met een AD converter (Arduino).

Achtergrond: de ingangsspanning is de spanningsval over een laagohmige shuntweerstand. Het idee is om de shunt di-directioneel te maken, dus dat de stroom beide kanten op kan lopen. In het ene geval is de spanning dan negatief, in het andere geval de spanning positief.

Iemand enig idee hoe ik dit kan realiseren? En, kan dit eigenlijk wel?

Peet

Ha PeetD,

Zou je de opbouw discreet willen uitvoeren of een zwart blokje gebruiken :?
Discreet is een leuke uitdaging en veel interessanter om te doen..... anders een INA181 dit zwarte blokje doet precies wat je wil :P

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
EgbertG

Special Member

Dat lukt zeker met een opamp en 4 weerstandjes. Een weerstandsdeler voor de offset spanning en 2 weerstanden die de versterking bepalen.

Zou de opamp denk ik op een iets hogere spanning willen voeden dan die 3.3v trouwens. Dus als die voorhanden is.

Pe1jku

Hierbij is een referentiespanning nodig. Is deze beschikbaar ?
Bij gebruik van de interne referentie zou men nog een trucje via software kunnen doen, de voeding gebruiken voor de offset en deze apart bemeten.

Ha Aart,

Nou ik kom er op omdat ik die op het moment van lezen die in mijn handen had :D
Ik denk dat er tegenwoordig wel een is met ingebouwde referentie en ook hier geldt hoe nieuwer hoe goedkoper ;)

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Maak een inverterende versterker, de plus hang je aan iets van 0.095V .

eerst: De uitersten van je ADC bereik willen gebruiken betekent ook dat de opamp die uitersten moet kunnen aansturen. Doen ze niet allemaal ideaal, dus verstandig om de buitenste 5-10% van je bereik niet te gebruiken. Als ik even aanneem dat je hier rekening mee hebt gehouden door met die -100 tot 100mV al wat marge te nemen. Als dat niet zo is, dan moet je de berekeningen overnieuw doen met iets andere getallen.

Dan: gaan we uitreken dat je een ingangs bereik van 200mV hebt, en een uitgangsbreik van 3.3V. Je wil dus 16.5x versterken.

Dus voor de weerstand van de ingang naar de - van de opamp kies je bijvoorbeeld 10k. De weerstand van opamp-uit naar - wordt dan 16.5x meer.

Vervolgens willen het nulpunt ongeveer goed instellen. Als er +100mV versterkt wordt, dan wordt dit -16.5x versterkt, maar we moeten op 0V uitkomen. Deel dan dus 100mV door 17.5 en je krijgt: 5.71 mV. "kantelpunt, nulpunt" van de opamp moet dus op 100mV - 5.71mv = 94.29mV komen.

Dubbelcheck: 100mv is dan +5.71 t.o.v. het kantelpunt, Maal -16.5, dus de uitgang wordt dan -94.3 mV t.o.v. het kantelpunt: Prima.

Andere kant op: -200mV in is -194.3 mV t.o.v. het kantelpunt. Maal -16.5 is +3205mV, t.o.v. het kantelpunt samen 3300mV! Prima!

Maak dus een spanningsdeler die op 94.3mV uitkomt vanaf de 3.3V. Neem als onderste weerstand 10k, dan loopt er 9.43µA, dus moet de andere weerstand 340k worden.

Een MCP6002 (of '602 of '6001 of '601) opamp is niet snel maar wel rail-to-rail en werkt geloof ik ook op 3.3V.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Ha rew,

Ik zou wel rekening houden ( calculatie ) met de offset die is bij de gemiddelde goede Op amp altijd nog plus en min 5 mV aan de ingang !
Voor een stabiele meting altijd een instrumentatie configuratie gebruiken.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

@rew, jij beschrijft denk ik wat ik zoek, al ik begrijp je berekening niet helemaal. Het is niet zo dat ik niet thuis ben in berekeningen, maar ik kan je gedachtenlijn niet helemaal volgen.
De weerstand voor de versterkingsfactor berekenen: OK, snap ik, maar dan.
Instellen van nulpunt: mijn bedoeling is om zowel een ingangsspanningsbereik van -100mV tot +100mV te kunnen versterken.
Ik kan je verhaal volgen totdat je over -200mV begint... Bedoel je niet -100mV?

Kun je iets meer uitleg geven?

Alle anderen bedankt! Ik had niet verwacht zo snel veel reaktie te krijgen.
En die INA181 vind ik ook interessant, kijk ik nog even naar.

Groeten,
Peet

Zelf zou ik een ADS1115 16 bit ADC nemen met ingebouwde versterker. In principe mag daarbij de spanning niet negatiever worden maar tot -0,3V is dat geen probleem.

Ik leg het nul-punt (*) van de versterking op +94mV. Ten opzichte van dit nulpunt loopt je range van ingangsspanningen dan van -194 tot +6.

(*) ik noemde het even "kantelpunt" maar dat is ook bij opamps in de buurt een technische term die wat anders betekent. Niet zo'n handig, woord, maar ik wist even niets beters.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Voor uiterste stabiliteit en drift kun je ook nog denken aan een OpAmp met (ingebouwde) chopper. Daarna verder versterken met AC gekoppelde trappen. Wordt nog steeds gedaan bij o.a. EEG-versterkers.

Hier meer info

[Bericht gewijzigd door Tidak Ada op 8 november 2020 12:41:16 (25%)]

Rommelige werkplek? In de natuur is wanorde de meest stabiele toestand; de entropie is dan maximaal. Het handhaven van "orde" kost daarom altijd energie. ----> TUBE COLLECTORS ASSOCIATION - http://www.tubecollectors.org/