Welcher Operationsverstärker für sehr geringe Spannungen

[avrrobot]

Hallo,
Ich möchte eine Spannungsdiffernez von wenigen μV durch einen Operationsverstärker so verstärken,
dass ich die Spannung gut mit dem ADC auslesen kann.
Also brauche ich einen Operationsverstärker, der schon bei diesen Spannungen exakt arbeitet.
Kann das jeder beliebige oder brauche ich da einen speziellen?

[021aet04]

Typ kenne ich keinen, du musst aber darauf achten das das Rauschen nicht zu groß ist. Ein weiterer Punkt ist das du einen RTR (Rail to Rail) OP brauchst damit du bis zur Versorgungsspannung (Massepotential und Versorgungspotential) aussteuern kannst. Ansonsten musst du eine bipolare Versorgung vorsehen (z.B. +/-12V). Welche Bandbreite benötigst du?
Ich habe vor Kurzem mit OPA2340 und OPA2241 gearbeitet. Habe diese beiden für einen Analogoptokoppler eingesetzt (für 0-5V zu 0-10V bzw umgekehrt).

MfG Hannes

[Manf]

Unter den genannten gängigen Typen gibt es welche mit kleiner Offsetspannung Voff und geringer Drift Voff/°C, die werden wohl besser geeignet sein.

http://www.rn-wissen.de/index.php/Operationsverst%C3%A4rker#Liste_g.C3.A4ngiger_Type n_von_Operationsverst.C3.A4rkern (http://www.rn-wissen.de/index.php/Operationsverst%C3%A4rker#Liste_g.C3.A4ngiger_Type n_von_Operationsverst.C3.A4rkern)

[avrrobot]

Der Operationsverstärker dürfte auch recht träge sein, ich brauche ihn nur im Bereich von 0,1-40 Hz.

[BMS]

Wie belastbar ist denn die zu messende Quelle?
Muss man besonders hochohmig messen?
Dann wären eventuell FET-Eingänge nützlich.
Der OpAmp sollte Präzisions-type sein.
Grüße, Bernhard

[Besserwessi]

Als Verstärker kommen da 2 Sorten von OPs in Frage:

1) Präzisionstypen auf Basis vom Bipolaren Transistoren, wie z.B. OP177, OP27 oder LT1027. Hier hat man etwas Offset in der Größenordnung von vielleicht 50 µV, dafür aber relativ wenig Rauschen. Erst deutlich unter 1 Hz wird das Rauschen dann auch relativ groß (1/f Rauschen). Diese OPs geht nur gut wenn die Quelle relativ niederohmig ist.

2) Chopperstabiliseirte OPs wie AD8551 oder LTC1050. Hier ist der Offset mit unter 1 µV sehr klein, aber dafür hat man aber relativ viel rauschen, das aber keinen 1/f Anteil mehr hat.

[eroteha]

Hallo,
Ich möchte eine Spannungsdiffernez von wenigen μV durch einen Operationsverstärker so verstärken,
dass ich die Spannung gut mit dem ADC auslesen kann.
Also brauche ich einen Operationsverstärker, der schon bei diesen Spannungen exakt arbeitet.
Kann das jeder beliebige oder brauche ich da einen speziellen?
Hier musst du auf die Offsetspannung achten, die bei normalen OPs bereits einige mV betragen kann.
Da die Offsetspannung mit verstärkt wird, verfälscht sie das Signal erheblich.
Ein gut erhältlicher OP ist AD8551 oder AD8552 mit 1µV Offset. Dieser Typ kann auch Rail-To-Rail am Eingang.

Beim Verdrahten muss auch auf Thermospannungen geachtet werden.
Was ist das für ein Signal, das du verarbeiten willst?

Grüße, Peter

[PICture]

Hallo!

Für Eingangspannung in µV Bereich eignet sich am besten Chopperverstärker, der aber komplizierter ist. ;)

[avrrobot]

Ich weiß nicht genau wie stark belastbar die Quelle ist, kann aber sicher nicht zu viel liefern.
Soll so eine Art EEG werden, mit Kontakten an der Kopfhaut.

[Besserwessi]

Die Quelle wird vermutlich schon eher hochohmig sein. Entsprechend müsste man schon auf den Eingangsstrom achten. Typen wie OP27 oder LT1027 fallen damit schon fast raus. Auch werde die ganz Niedrigen Frequenzen unter 0,1 Hz hier keine Rolle spielen, anders als z.B. beim Thermoelement. Vermutlich wird man auch relativ viel Störungen einfangen, so das der Verstärker selber gar nicht so kritisch ist. Eine schöne Sache bei den OPs ist, dass fast alle Typen Pinkompatibel sind, man kann also später noch einfach den Typ in der Fassung tauschen.

Vermutlich wird man die Schaltung per Batterie betreiben müssen (aus Sicherheitsgründen) - da wäre also ein Typ für eher geringe Spannung (z.B. 5 V) und mit etwas weniger Stromverbrauch besser.

[malthy]

Hallo,


eine Art EEG

könnte es dann nicht evnt sinnvoll sein, auf bereits bestehende Ansätze zurückzugreifen? - siehe z. B. hier: http://openeeg.sourceforge.net/doc/

Gruß
Malte

[avrrobot]

Ja, das ist durchaus eine gute Idee, die Seite habe ich bisher noch nicht gefunden.

[malthy]

Mir ist gerade noch etwas eingefallen. Wenn Du magst, kannst Du Dir den ADS1298 mal angucken (http://www.ti.com/ww/de/analog/ads1298/index.shtml), der hat im wesentlichen alles integriert, was man ansonsten diskret aufbauen müsste. Ich hatte mir mal ein Sample davon bestellt, bin aber nicht dazu gekommen, etwas damit zu machen. Bei mc.net gibt's auch ein paar Diskussionen dazu, zB hier http://www.mikrocontroller.net/topic/207007

Gruß, Malte.

[PICture]

Das ist schön zu lesen, bringt aber nix praktisch verwendbares. Als Fazit ein Zitat fast am Ende der Diskussion:
Wenn das so wäre, dann würden alle Schaltungen nach Datenblatt und Simulation funktionieren. Das dem nicht so ist, merkt man als Entwickler jeden Tag.

[avrrobot]

Ich habe jetzt zwei Verstärker exakt nach diesem (http://uazu.net/eeg/ae/ActiveElectrodeAddOn02vgndless_prototype.asc.png) Schaltplan nachgebaut, sie funktionieren auch als Verstärker extrem gut.
Allerdings kommt, wenn ich die Elektrode anfasse stets ein etwas abgehacktes Sinus signal statt einer differenzierten Welle heraus.
Muss ich noch die Differenz der beiden Kanäle dafür bilden oder habe ich einen Fehler gemacht?
Generell: Kennt sich damit jemand aus oder hat so was schon einmal gebaut oder gemacht?

MfG avrrobot

[schorsch_76]

Da du nicht weist, wie belastbar die Quelle ist, musst du von "praktisch nicht belastbar" ausgehen. Hier kommt dann ein Instrumentenverstärker zum Einsatz. Siehe [1] [2] [3] Dort ist auch auf Elektro Myographie [4] eingegangen (Sensoren die "biologische" Signale aufnehmen mithilfe von Sensoren)

Gruß
Georg

[1] http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/diffamp.htm
[2] http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/diffref.htm
[3] http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/diffmore.htm
[4] http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/emg1.htm

[PICture]

Muss ich noch die Differenz der beiden Kanäle dafür bilden oder habe ich einen Fehler gemacht?

Natürlich, du hast kein Fehler gemacht, nur bloss die Häfte von nötigen Verstärker aufgebaut (siehe die Bemerkung ganz oben auf von dir geligtem Schaltplan). Die beide Verstärker müssen identische Verstärkung haben. Sie sind aber unnötig und sogar schädlich bei unausreichender Abschirmung, wenn dort genantes "modularEEG" (Differenzial/Instrumentenverstärker) genügende Gegentaktverstärkung hätte.

Die wirklich gute Erklärungen in o.g. Links vom schorsch_76 solltest du am besten genau "studieren". ;)

[avrrobot]

Ok danke für die Hilfe. Ich denke das mit der Abschirmung wird schon gehen. Außerdem soll es
eher ein Testgerät sein, als ein präzises Gerät für Anwendungen.