Analog Tipp Komplettes Messbrücken-Interface erstellen

Die von Messbrückenschaltungen erzeugten Signalpegel sind in der Regel sehr gering und liegen zwischen einigen hundert Mikrovolt und einigen Millivolt. Die Spannung zum Ansteuern der Brückenschaltung...

Die von Messbrückenschaltungen erzeugten Signalpegel sind in der Regel sehr gering und liegen zwischen einigen hundert Mikrovolt und einigen Millivolt. Die Spannung zum Ansteuern der Brückenschaltung muss sehr stabil sein, da jegliche Schwankung als Messsignal fehlinterpretiert werden könnte. Die nachfolgend beschriebene Schaltung wird diesen beiden Gegebenheiten gerecht. Zum Erzeugen der Ansteuerspannung dient eine Spannungsreferenz vom Typ LM4140 von National Semiconductor. Neben ihrer Genauigkeit von 0,1% zeichnet sie sich vor allem durch die Drift-Spezifikation von 3 ppm/°C aus. In Verbindung mit dem chopper-stabilisierten Puffer A1 liefert die Referenz eine äusserst stabile Ansteuerspannung für die Messbrücke. Generell sind folgende vier Parameter besonders wichtig für die Leistungsfähigkeit des Brückenverstärkers. Dem Ausgangssignal der Sensorbrücke ist eine Gleichtaktspannung überlagert. Bei vielen Instrumenten beträgt diese Gleichtaktspannung ungefähr die Hälfte der Ansteuerspannung, während das eigentliche Nutzsignal nur als kleine Differenzspannung zwischen den Brückenzweigen anliegt. Um den Fehler infolge der Gleichtaktspannung möglichst gering zu halten, wird eine hohe Gleichtaktunterdrückung (Common Mode Rejection Ratio CMRR) benötigt. Die Eingangs-Offset-Spannung und deren Drift müssen gegenüber den von der Messbrücke kommenden differenziellen Signalen klein sein. Auch die Eingangs-Bias-Ströme der Verstärker sollten niedrig sein verglichen mit dem Strom, der in jedem Zweig der Brücke fliesst. Aus den Verstärkern A2, A3 und A4 (3 x LMV2011) ist ein Instrumentenverstärker konfiguriert, der alle diese Anforderungen erfüllt. Die Gesamtverstärkung AV dieser Konfiguration beträgt (1+2R2/bR2)x(aR1/R1).

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