Rauscharmer Verstärker mit wählbarer Verstärkung

Für Datenerfassungssysteme, Sensorsignalaufbereitungslösungen und andere Anwendungen mit Eingangssignalen, die über einen großen Bereich variieren, sind Verstärker mit einstellbarer Verstärkung erforderlich. Bei herkömmlichen Verstärkermodellen mit einstellbarer Verstärkung werden Widerstände über Schalter in der Rückkopplungsschleife mit dem invertierenden Eingang verbunden.

Allerdings verschlechtert der Schalterwiderstand das Rauschverhalten des Verstärkers, bringt zusätzliche Kapazitäten in den invertierenden Eingang ein und trägt zum nichtlinearen Verstärkungsfehler bei. Das zusätzliche Rauschen und die zusätzliche Kapazität stören besonders dann, wenn mit rauscharmen Verstärkern gearbeitet wird. Der nichtlineare Verstärkungsfehler hingegen ist in Präzisionsanwendungen problematisch…

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Umgebungstemperatursensor mit Stromausgang

Kernstück der in Bild 1 gezeigten Schaltung ist der Thermoelement-Verstärker AD8494, der als eigenständiges Thermometer mit einer Ausgangsempfindlichkeit von 5 mV/°C arbeitet. Legt man beide Eingänge des Bausteins an Masse, wird die Thermoelement-Sensorfunktion außer Betrieb gesetzt und der Chip gibt eine Spannung aus, die proportional zur Temperatur des im Chip integrierten Sensors ist (TA).

Diese Ausgangsspannung wird präzise in einen Strom umgewandelt und anschließend mit dem MOSFET und den Präzisionswiderständen R1 und R2 mit einem vorgegebenen Verstärkungsfaktor wieder in eine Spannung umgesetzt…

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Strommessungen im Gleichtaktbereich von –270 bis +270 V

Zur Lasttromerfassung werden Widerstände sowohl in High-Side- als auch in Low-Side-Applikationen gemessen. Üblicherweise wird dabei ein Messwiderstand (Rs) in Reihe mit der Last geschaltet, durch welche der zu messende Strom fließt. Der fließende Strom generiert über dem Widerstand einen messbaren Spannungsabfall (Vs). Der Wert des Shunt-Widerstands hängt vom Bereich des zu messenden Laststromes ab.

Der Wahl des Widerstandswertes wird durch die erforderliche Kleinsignalgenauigkeit und den maximal zulässigem Spannungsabfall eingegrenzt. Hohe Werte für Rs liefern eine höhere Genauigkeit bei niedrigeren Strömen. Niedrige Werte für Rs minimieren den Spannungsverlust auf der Lastversorgung. Eine der größten Herausforderungen bei der Strommessung ist, dass der gemessenen Spannung (Vs) eine wesentlich höheren Spannung auf der Versorgungsleitung gegenübersteht…

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Auflösung beim Messen kleiner Temperaturspannen verbessern

Der Thermoelement-Verstärker AD8494 enthält einen Temperatursensor, der normalerweise für die Vergleichsstellen- Kompensation verwendet wird. Legt man die Thermoelement-Eingänge jedoch an Masse, kann der Baustein auch als eigenständiges Thermometer verwendet werden. Derart beschaltet, erzeugt der Eingangsverstärker zwischen Ausgangs- und Referenz-Pin eine temperaturabhängige Spannung von 5 mV/°C.

Nachteilig ist hierbei allerdings die geringe Auflösung beim Messen kleiner Temperaturspannen…

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Die Batterielaufzeit von Mobilgeräten verlängern

Zahlreiche Mobilgeräte werden mit einem wiederaufladbaren Lithium-Ionen- Akku mit einer einzigen Zelle gespeist. Im vollständig aufgeladenen Zustand liefert der Akku eine Spannung von 4,2 V. Diese Spannung sinkt beim Entladen der Batterie auf bis zu 3 V. Sinkt die Batteriespannung unter 3 V, schaltet das System ab und schützt somit die Batterie vor Beschädigung durch Tiefenentladung.

Wird ein LDO (Low-Dropout Regler) verwendet, um eine Spannung von 3,3 V zu erzeugen, schaltet das System schon bei VINmin. = VOUT + VDROPOUT = 3,3 V + 0,2 V = 3,5 V ab. In diesem Fall wird lediglich 70% der im Akku gespeicherten Energie genutzt…

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Den Gleichtaktbereich eines Verstärkers auf ±425 V erweitern

Der in Bild 1 abgebildete Schaltungstipp zeigt, wie sich der Gleichtaktspannungsbereich des Differenzverstärkers A1 (AD629) auf einen Wert von ±425V erweitern lässt. Über die Widerstände R1 und R2 wird die Gleichtakteingangsspannung gemessen. Die gemessene Spannung wird invertiert und mit dem Operationsverstärker A2 (AD8671) heruntergeteilt. Dabei gilt: G = –R3/(R1 || R2). R1 und R2 müssen große Werte haben, um die Belastung am Operationsverstärker A2 zu minimieren.

Dieses Signal wird an die Referenzpins des Differenzverstärkers A1 angelegt. Es wird invertiert, so dass es gegenteilig zur Gleichtakteingangsspannung agiert, die Spannung an den Knoten 1 und 2 senkt und den Gleichtaktbereich des Systems erhöht…

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Preiswerter, differenzieller Video-Empfänger

Infotainment- und sichtgestützte Sicherheitssysteme für Fahrzeuge verlangen preiswerte und leistungsfähige Video- Empfänger, um Signale von Rückfahrkameras, Unterhaltungssystemen auf Rücksitzen und anderen externen Videoquellen zu verarbeiten. Bild 1 zeigt einen differenziellen Empfänger mit geringem Stromverbrauch, der den Operationsverstärker ADA4851 nutzt, um ein differenzielles Composite-Video-Signal in ein unsymmetrisches Signal zu wandeln und dabei Gleichtaktspannung und Rauschen zu entfernen. Gleichzeitig erfolgt eine AC-Entkopplung des Eingangs, um einen Kurzschlussschutz zu erhalten…

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Verlustarmer, automatischer Polwender mit minimalem Aufwand

Beim „Energy harvesting“, dem Anzapfen kostenloser Umgebungsenergie zum autarken Betrieb von Sensoren und Ähnlichem, stehen häufig nur sehr kleine Spannungen von größenordnungsmäßig 1 V zur Verfügung, die von einem Aufwärtswandler noch auf gebräuchliche Werte von 3 oder 5 V konvertiert werden müssen. Wenn zur Energiegewinnung eine mechanische Bewegung oder Temperaturdifferenz ausgenutzt wird, tritt oftmals erschwerend ein häufiger Richtungs- und damit Polaritätswechsel hinzu, wie es in Bild 1 beispielhaft für einen Thermoelektrischen Generator (TEG) dargestellt ist…

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Beleuchtungen bei Dämmerung automatisch einschalten

Straßenlampen sowie Not- und Sicherheitsbeleuchtungen müssen bei einsetzender Dämmerung automatisch einschalten. Der Widerstandswert eines Fotowiderstands oder anderer lichtempfindlicher Widerstände (LDR) ändert sich mit der Helligkeit. So reduziert sich der Widerstand eines LDR von mehreren MOhm bei Dunkelheit auf einige Hundert Ohm bei hellem Tageslicht. Damit kann zwischen einer oder zwei Glühlampen, direktem Sonnenlicht und kompletter Dunkelheit sowie allen anderen Lichtsituationen dazwischen unterschieden werden…

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Boost-Regler weit über die spezifizierte Spannung nutzen

Für höhere Spannungen sind solche Regler allerdings nicht einsetzbar. Dann nutzen Entwickler normalerweise die Variante aus einem Controller mit externem FET oder einen Hochspannungs-Boost-Regler. Beide Lösungen sind im Vergleich zum einfachen Aufwärtsregler teurer…

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