High-side Strommessung für kleine Ströme

Am 23.08.2012 16:16, schrieb Johannes Bauer:

Hallo,

ich würde statt einer Simulation die Schaltung mal kurz auf einem Steckbrett ausmessen - es sind ja nur ein paar wenige Bauteile.

Als Schaltung würde ich ansonsten einen klassischen Instrumentenverstärker diskret aus drei Opamps plus einiger Präzisionswiderstände verwenden. Als Opamp halt Typen auswählen die von der Versorgungsspannung, der Offsetspannung, dem Eingangssapnnungsbereich und der Gleichtaktunterdrückung her passen.

Bernd Mayer

Am 23.08.2012 16:45, schrieb Bernd Mayer:

Das gibt's eigentlich fertig in sot-23 oder so von den üblichen Verdächtigen, inclusive Stromspiegel, der das Ausgangssignal auf GND referenziert.

Gruß, Gerhard

Naja, da tu ich mich halt mit dem Debuggen noch schwerer. Prinzipiell sollte das ja auch in der Sim gehen, oder nicht?

Habe ich jetzt auch im LTSpice aufgebaut und wieder kommt nur Mist raus. Ich kann das nicht glauben, irgendwas scheine ich systematisch komplett falsch zu machen. Hier ist die Schlatung (inkl. Modell vom OP07 inline):

Egal welcher Strom da fließt, hinten kommt quasi eine konstante Spannung raus.

Viele Grüße, Johannes

Da wäre natürlich eine Bauteilbezeichnung gut...

Viele Grüße, Johannes

Am Thu, 23 Aug 2012 17:13:10 +0200 schrieb Gerhard Hoffmann:

INA19x

Oder die billige Hühnerfutterlösung mit ein Stromspiegel aus zwei PNPs ...

Marc

Am Thu, 23 Aug 2012 17:13:10 +0200 schrieb Gerhard Hoffmann:

INA19x

Oder die billige Hühnerfutterlösung mit ein Stromspiegel aus zwei PNPs ...

Marc

Hallo Johannes,

Du findest in LTspice ein fertiges Beispiel mit dem LT1637. Statt mir 5V, kannst du den LT1637 auch mit 3,3V versorgen. Derkann dann trotzdem auf 5V den Strom "sensen".

C:\Programme\LTC\LTspiceIV\examples\jigs\1637.asc

Da gibt es bestimmt noch mehr Beispiele mit anderen ICs die für diese Aufgabe passen.

Gruß Helmut

Das war schwer.

Gerhard

Interessant, dass du's sagst, weil die Schaltung die in der von dir referenzierten Datei aufgebaut ist, ist genau das was ich auch aufgebaut hatte (und als ASCII-Art gemalt). In dem Beispiel geht es allerdings.

Also habe ich ein bischen herumgeguckt, woran das liegt. Sobald ich den Opamp mit +5V versorge, kommt Müll heraus. Wenn ich sowohl meinen Prüfling als auch den Opamp mit entweder 3.3V oder 5V versorge, geht's (wobei der 1637 mit den 3.3V nicht ganz glücklich ist, das Messignal sieht etwas verzerrt aus und die Simulation scheint auch nicht so recht zu konvergieren und braucht etwa 10 Mal so lange wie bei 5V).

Wieso ist das ein Problem, wenn ich den Opamp mit mehr Spannung versorge als den Prüfling? Umgekehrt hätte ich Probleme erwartet, aber so?

Viele Grüße, Johannes

"Johannes Bauer" schrieb im Newsbeitrag news:k15dvi$llb$ snipped-for-privacy@news.albasani.net...

Ein besonderer Over-The-Top OpAMp, der sogar Spannungen bis 44V messen kann, selbst wenn er mit 5V versorgt wird.

Mit 5V ? Klar doch...

Wenn du hohe Spannungen messen willst, brauchst du auch einen OpAmp der hohe Eingangsspannugnen messen kann.

Siehe input voltage range im Datenblatt

Der LT1637 kann das eigentlich, und läuft auch mit 5V, also sollte die Schaltung mit ihm funktionieren.

Normale Feld-Wald-Wiesen OpAmps können das aber nicht. Selbst wenn du den OpAmp mit 5V versorgt um 3.3V messen zu können, scheiden LM358 oder LT1013 aus. Die TL061 Serie geht, funktioniert aber nicht an 5V. CA3130/3140 wären brauchbar, oder aktuelle Rail-To-Rail Input OpAmps wie AD8551 (1uV) LTC1250 (5uV chopperstabilisiert) AD8622 (10uV) AD8671 (20uV) OPA188 (25uV) AD820 (100uV) TS507 (100uV).

Statt dem NPN nimmt man oft einen kleinen MOSFET, weil der noch nicht mal den Strom um 1% Basisstrom verfälscht.

Gerade nochmal nachgeschaut: Der ist kein Single-Supply. Das ist das Problem, oder? Die geben ihre typischen Daten bei +-13V an, aber welche Angabe sagt mir denn, ab welcher Spannung der OP "ordentlich" anfängt zu funktionieren?

Klar, das verstehe ich -- ist hier aber ja nicht der Fall.

Das verstehe ich jetzt aber wieder nicht. Der LM358 ist kein Rail-to-Rail, ist das das Problem? Ich hätte gedacht, dass geht in meinem Fall, weil die 3.3V von den 5V weit genug entfernt sind. Woran machst du das denn fest, welche Opamps gehen und nicht gehen?

Bitte verstehe mich nicht falsch: Ich bin total dankbar, wenn du mir Hinweise gibst, welche Typen in meinem Fall funktionieren und welche nicht. Aber ich weiß halt nicht genau wieso, und das würde ich gern verstehen.

CA3140 habe ich da, ich versuche mit denen mal die Simulation und werde beim nächsten Einkauf Rail-to-Rail mit auf die Stückliste schreiben. Danke für den Tipp NPN -> NFET, das werde ich auch probieren.

Viele Grüße, Johannes

Man kann jeden OPV wahlweise symmetrisch oder asymmetrisch mit Betriebsspannung versorgen. Man muß lediglich innerhalb der Grenzwerte bleiben (Differenz Vcc-Vss). Und man muß darauf schauen, daß die Pegel an Eingängen und Ausgang innerhalb der erlaubten Grenzen liegt.

Da man Signale typisch auf GND bezieht, werden OPV die am Eingang (und eingeschränkt am Ausgang) bis GND kommen, gerne als "single supply" beworben.

"Supply Voltage Range"

ist beim OP07 mit +/-3V ... +/-18V angegeben. Also mindestens 6V zwischen den Versorgungspins.

Ja. Das ist das Problem.

Na an den Angaben aus dem Datenblatt (hier das von ST)

"Input Common Mode Voltage Range"

Wobei ich mit Blick auf die Innenschaltung die 1.5V sehr skeptisch sehe. 2V sind deutlich angemessener.

XL

Ah, ganz oben! Ich hatte in der tabellarischen Darstellung gesucht und nichts entsprchendes gefunden.

Hm, im Datenblatt des CA3130 steht aber für V_ICR bei Betrieb an +5V

Umgekehrt heißt das aber doch, wenn ich eine genügend hohe Spannung bereitstellen könnte, also z.B. 10V, dann könnte ich auch den OP07 problemlos verwenden, oder?

Viele Grüße, Johannes

Johannes Bauer schrieb:

Hallo,

ein Blick in das Datenblatt des OP07 würde helfen. Da steht gleich zu Anfang: Wide Input Voltage Range 0 to ±14 V Typ Wide Supply Voltage Range ±3 V to ±18 V

Daraus sieht man das der nur für bipolare Speisung empfohlen wird und das die Eingangsspannung mindestens 4 V kleiner als die Versorgung sein sollte. Üblicherweise wird der mit +- 15 V versorgt um dann mit Ein- und Ausgangsspannungen von maximal +- 10 V zu arbeiten. Laut Datenblatt gehen dabei auch +- 12 V am Ausgang und +- 13 V am Eingang. Für Deinen Fall also nicht geeignet.

Bye

Am 23.08.2012 17:42, schrieb Johannes Bauer:

=2E

ung

1. In deiner Schaltung reicht die Versorgungsspannung von +5V f=FCr den=20 OP07 in Deiner Anwendung nicht aus. Au=DFerdem ist der OP07 nicht f=FCr=20 unipolare Versorgung geeignet. Versorge Deine Schaltung mit +/-15V und=20 es funktioniert.
2. Der Subtrahierer mit X3 liefert in Deiner Beschaltung eine negative=20 Ausgangsspannung, was er aber nicht kann, weil er nur mit 0/+5V versorgt =

wird. Wenn du die Verbindungen R6/R7 nach R8/R9 kreuzt, wird die=20 Ausgangsspannung positiv.

Gru=DF, Alexander

Da hat MaWin sich wohl verhauen. In der Tat kommt der CA3140 nicht weiter als ca. 2.5V an die positive Betriebsspannung ran.

Ganz genau.

XL

INA213 geht auch ganz gut. Davon gibt es noch weitere Versionen, falls Johannes andere Umsetzfaktoren braucht:

Kostet in Stueckzahlen unter $1, dafuer kann man es kaum selbstzimmern.

Am Fri, 24 Aug 2012 14:32:50 +0200 schrieb Axel Schwenke:

Da geht es wohl erstens um den CA3140 und zweitens ist das offenbar Herstellerabhängig. Im Datenblatt von Intesil steht es extra im Einleitungstext:

"The use of PMOS field effect transistors in the input stage results in common mode input voltage capability down to 0.5V below the negative supply terminal, an important attribute for single supply applications. The output stage uses bipolar transistors and includes built-in protection against damage from load terminal short circuiting to either supply rail or to ground. "

und in der Tabelle steht Vicr = -0,5V

Das heißt dann wohl ST kann keinen funktionierenden Nachbau herstellen. ;)

Marc

"Johannes Bauer" schrieb im Newsbeitrag news:k17jgd$l1e$ snipped-for-privacy@news.albasani.net...

Nein, richtig entdeckt, der hält zwar 8V mehr aus als die positive Versorgung beträgt, aber kann nicht bis dort hin korrekt messen, das klappt nur bis VDD-2.2V, wie das Datenblatt sagt. Hatte mich irritieren lassen.

Ja. Ggf. brauchst du auch eine NEGATIVE Versorgubg damit sein Ausgang weit genug runter kommt.