Spannung um 20fach verstärken mit Transistor wie?
r...@software-ag.de
einem 8Bit AD-Wandler (Uref = +5V) den Strom (0..2,5A) über die darüber
abfallende Spannung messen. Die Spannung muss dabei um den Faktor 20
verstärkt werden. Wie kann man das mit einer einfachen Transistrostufe
machen bzw. berechnen(Verstärung des Transistors kann ich messen). Ich
dachte da an einen NPN (z.B: BC54x B) mit C an +5V und einem R von E
zur GND. Der Rest der Schaltung ist mir noch unklar. Der R vor den AD
Wandler sollte nicht größer als 10kOhm sein.
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Before you buy.
Christoph Peter Serbe
Hallo (wer?),
Kommt drauf an, wie genau es sein muss, wieviel Rauschen, u.s.w..
Mit einer Transistorstufe wuerde ich es zuerst mit einem Differenz-
verstaerker versuchen. Z.B. mit MAT-01 oder MAT-02 von Analog Devices.
Der Aufwand ist aber in fast allen normalen Anwendungen nicht
noetig. Besorg die besser einen OP mit niedriger Offsetspannung
und bau dann einen Differenzverstaerker. Die Typen, die in Frage
kommen, werden ein paar threads weiter oben (rauscharme OPVs)
erwaehnt.
mfg
Peter
Stefan Junghans
r...@software-ag.de schrieb:
> Ich habe einen Shunt 0,1 Ohm in der Masseleitung und möchte darüber mit
> einem 8Bit AD-Wandler (Uref = +5V) den Strom (0..2,5A) über die darüber
> abfallende Spannung messen. Die Spannung muss dabei um den Faktor 20
> verstärkt werden. Wie kann man das mit einer einfachen Transistrostufe
> machen bzw. berechnen(Verstärung des Transistors kann ich messen).
Normalerweise ist die Verstaerkung des Transistors wurst.
Man nimmt eine Gegenkopplung, z.B. wiefolgt.
Du nimmst einen Arbeits-Rc und einen Gegenkopplungs-Re.
(hier Emittersch. mit Strom-GK).
Dann ist (ohne Re) A = -S Rc.
mit GK A = -Rc/Re und voila, keine Transistorparameter mehr drin.
Das alles nur ungefaehr.
Besser wird es mit einem OP siehe Christops antwort.
ciao,
stefan
Heiko Nocon
>Ich habe einen Shunt 0,1 Ohm in der Masseleitung und möchte darüber mit
>einem 8Bit AD-Wandler (Uref = +5V) den Strom (0..2,5A) über die darüber
>abfallende Spannung messen.
Das ist der springende Punkt. Du möchtest etwas messen und nicht nur
Schätzwerte bekommen. Da es sich in deinem Fall um eine Gleichspannung
handelt und die auch noch ziemlich klein ist, hast du mit einem
einzelnen Transistor praktisch keine Chance, was halbwegs akzeptables
hinzubekommen.
Für deinen Zweck wirst du wohl eine Schaltung mit einem OV bemühen
müssen. Wenn du kein allzu große Ansprüche an die Genauigkeit stellst,
benötigst du außer dem OV nur noch zwei Widerstände.
---------------
| |
| -
| |\ | | R2
| | \ | |190k
*----|- \ -
| | \ |
| | >-----*-------o
| | /
o---------------|+ /
| | /
- |/
| |R1
| |10k
-
|
|
---
Du mußt beachten, daß die Betriebsspannung des OV ausreichend über der
maximalen Ausgangsspannung liegt. Bei den geforderten 5V wären so ab
7,5V aufwärts ok. Die Verstärkung obiger Schaltung berechnet sich
übrigens 1+R2/R1.
MfG Heiko
r...@software-ag.de
Bei einem OV brauche ich aber noch eine negative Spannung ??? oder kann
man den OV auch mit nur einer Spannung betreiben, wenn die zu messende
Spannung knapp über GND ist. Ein Nutzsignal von nur 2,5 Volt reichen
für mich, da ich keine zu großen Genauigkeitsansprüche stelle und noch
mehrere Werte nehme und den Durchschitt berechne.
Eine neg. Hilfspannung generieren mit nem 555 z.B. stößt an die Grenzen
des Strome, der mir zur Verfügung steht.
MFG Ralph Wenkel
Michael Eggert
>Du mußt beachten, daß die Betriebsspannung des OV ausreichend über der
>maximalen Ausgangsspannung liegt.
...und die negative Betriebsspannung entsprechend unter der minimalen
Ausgangsspannung !
Willst Du also einen Ausgangsbereich von Null (!) bis 5 Volt
erreichen, brauchst Du schon eine symmetrische Betriebsspannung -
wahrscheinlich ist das der Grund dafür, daß eine einfache
Transistorstufe gesucht wurde.
Eine andere Möglichkeit sind Operationsverstärker, die mit ihrer
Ausgangsspannung den gesamten Bereich zwischen den Betriebsspannungen
abdecken können (sogenannte rail-to-rail), kosten aber etwas mehr als
die "normalen".
Bye, Michael.
Norbert Hahn
> Normalerweise ist die Verstaerkung des Transistors wurst.
... solange sie genügend groß ist, anderfalls bekommst Du irgendwo
negative Widerstände.
>Man nimmt eine Gegenkopplung, z.B. wiefolgt.
>Du nimmst einen Arbeits-Rc und einen Gegenkopplungs-Re.
>(hier Emittersch. mit Strom-GK).
>Dann ist (ohne Re) A = -S Rc.
>mit GK A = -Rc/Re und voila, keine Transistorparameter mehr drin.
Und wie sieht es mit der temperaturabhängigen Basis-Emitterspannung
aus, so -5 mV pro Grad ?? Die addiert sich schlicht und einfach zu
der zu messenden Spannung. Und die kriegt man nur mit einem
Differenzverstärker weg...
>
>Das alles nur ungefaehr.
>Besser wird es mit einem OP siehe Christops antwort.
Yup. Ich würde man bei Maxim wegen low power rail-to-rail suchen.
Norbert
Andreas Grube
nachdem Dir ja die anderen die 1 Transistor-Loesung schon ausgeredet haben,
und Heiko den U/U-OPV skizziert hat, bleibt die Frage:
Hast du eine symetrische Versorgung fuer den OPV? (z.B. +5 und -5V)
warscheinlich nein.
Also brauchst du einen 5V OP (oder vielleicht 12V was besser waere)
Dann willst Du 250mV (I=2,5A, R=0,1 Ohm) verzwanzigfachen?
Das macht 5 Volt. OPVs sind aber nur Halbleiter, und haben bei
"volldurchschalt" immer noch einen PN-Uebergang =0,5V (sowohl oben
+4,5Vmax, als auch unten 0,5Vmin, bei Fall=ideal)
also entweder Faktor 20 ->10 oder 12V Versorgungsspannung.
Problem 2:
Deine shunt-Spannung bewegt sich im bereich 0-0,25V. Da macht ein
Halbleitereingang nix (PN=0,5V)
Also musst Du den Messwert transponieren, am besten nach erwarteter
Mittelwert der Transponierung
= 1/2 U Versorg.
Das wuerde ich mit einer Konstantstromeinspeisung in n-Dioden oder 1
Zener-D. die am Shunt haengt.
Konstantstrom laesst sich hier naeherungsweise mit einem Widerstand machen
(billich)
und nachher vielleicht die Stoerung 'rausrechnen.
Also Stromweg der Transponierung: von U_versorg ueber R und n Dioden durch
shunt auf masse.
bei 5V ist n=4-5 bei 12V n= 11-12. oder eben zenerdioden.
Bei R= 10k addiert sich dir ca 1mA systematisch (also 'rausrechenbar) zum
Pruefstrom.
Stefan Junghans
Nachtrag:
Du hast eh keine Transistorparameter drin,
weil S = Ic/Ut (Grosssignal!) ist.
Ic waehlst Du, Ut wurde schon zu 26mV gewaehlt.
Holger Petersen
>Hi,
Ho!
>Problem 2:
>Deine shunt-Spannung bewegt sich im bereich 0-0,25V. Da macht ein
>Halbleitereingang nix (PN=0,5V)
Man könnte einen LM324 nehmen, Dessen Eingang kann bis -0,5 Volt
arbeiten.
*-----------RRRRR----*
| | RRR = ca. 10 KOhm
| |\ | V ~= 9
| | \ | rrr = ca. 1 KOhm
*--------|- \ |
| | >-------*
r *---|+ /
r | | / SSS = Shunt
r | |/
| |
---*-SS-*-------> Masse
Für die anderen 3 OP's findet man sicher noch eine Verwendung...
Geht's? fragt Holger
Carl Sandhagen
>Man könnte einen LM324 nehmen, Dessen Eingang kann bis -0,5 Volt
>arbeiten.
>Für die anderen 3 OP's findet man sicher noch eine Verwendung...
>
>Geht's? fragt Holger
oder LM358 bleibt einer übrig....
sowas gibt es aber auch moderner.... weniger stromaufnahme.....
einfache 5V versorgung. die verstärkung stellst du so ein, das sich
bei maximalem strom eine spannung von 2,5 volt ergibt.
u_ref halbieren..
bye
Carl
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Michael Korner
> Ich habe einen Shunt 0,1 Ohm in der Masseleitung und möchte darüber mit
> einem 8Bit AD-Wandler (Uref = +5V) den Strom (0..2,5A) über die darüber
> abfallende Spannung messen. Die Spannung muss dabei um den Faktor 20
> verstärkt werden. Wie kann man das mit einer einfachen Transistrostufe
> machen bzw. berechnen(Verstärung des Transistors kann ich messen). Ich
> dachte da an einen NPN (z.B: BC54x B) mit C an +5V und einem R von E
> zur GND. Der Rest der Schaltung ist mir noch unklar. Der R vor den AD
> Wandler sollte nicht größer als 10kOhm sein.
>
> Sent via Deja.com http://www.deja.com/
> Before you buy.
Bei Maxim gibt es ein ganz geschicktes Bauteil, das bereits den Rail to
Rail-OpAmp beinhaltet. Die "kleine" Version MAX471 geht bis 3A und hat den
Shunt schon eingebaut. Mit der "großen" Version MAX472, die mit externem
Shunt funktioniert, habe ich schon 50 A gemessen. Der Ausgang liefert einen
-dem Strom durch den Shunt proportinalen- Strom (ich glaube bei MAX471 um
Faktor 100 kleiner), der sich mittels eines Widerstandes leicht in eine
Spannung umwandeln läßt. Einzelstücke gibt´s bei Maxim (glaube ich) als
Muster kostenlos. Datenlätter gibts auf der MAXIM homepage.
Gruß Mike
Michael Korner
> r...@software-ag.de schrieb:
>
> > Ich habe einen Shunt 0,1 Ohm in der Masseleitung und möchte darüber mit
> > einem 8Bit AD-Wandler (Uref = +5V) den Strom (0..2,5A) über die darüber
> > abfallende Spannung messen. Die Spannung muss dabei um den Faktor 20
> > verstärkt werden. Wie kann man das mit einer einfachen Transistrostufe
> > machen bzw. berechnen(Verstärung des Transistors kann ich messen). Ich
> > dachte da an einen NPN (z.B: BC54x B) mit C an +5V und einem R von E
> > zur GND. Der Rest der Schaltung ist mir noch unklar. Der R vor den AD
> > Wandler sollte nicht größer als 10kOhm sein.
> >
> > Sent via Deja.com http://www.deja.com/
> > Before you buy.
>
>
Ich habe gerade bemerkt, dass Du im GND-Zweig messen willst, der MAXIM-Baustein
mißt aber im Plus-Zweig (bis 30V). Aber vielleicht ist das für Dich ja auch
o.k.
Gruß Mike