Die Speisespannung liegt bei 5 V oder darüber, Situationen wie man sie z. B. an einem USB-Gerät finden kann.
Als OP ist hier ein LM 358 angeben, der kleine Bruder des LM 324, eines "halben" Operationsverstärkers, der herab bis 0 V am Eingang angesteuert und dessen Ausgang von 0 V bis (Ub - 1,5 V) ausgesteuert werden kann.
Wie verhält sich der Ausgang, wenn man statt des sehr preiswerten LM 358 einen hochwertigen OPV einsetzt, für den man auch mehr als das 10-fache ausgeben muss? Wie z. B einen LT 1498 von Linear Technology.
Für eine realistische Beurteilung muss man aber die Randbedingungen des Ausgangs wissen:
Will man mit dieser Schaltung die Temperatur in °C mit einem Messinstrument ablesen, dann darf die Verstärkung nur ca 5 betragen, um auf eine Steigung von 10 mV / K zu kommen. Dazu könnte man R6 mit 10 k und R7 mit 100 k auslegen.
Oder will man nur einen kleinen Bereich einer Temperaturänderung verfolgen, z. B. von 15 °C bis 25 °C ? Und dieses Verhalten mit einem Analog-Digital-Konverter (ADC) messen?
Völlig verschiedene Randbedingungen.
Auf der X-Achse ist die Temperatur aufgetragen, auf der Y-Achse die Ausgangsspannung für die beiden ausgewiesenen OPV.
Man sieht deutlich: Der billigere und von der Konstruktion auch weitaus ältere LM 358 hat "unten" und "oben" ein Problem: Für den Temperaturbereich unter dem eingestellten Nullpunkt, dem Einsetzen der linearen Verstärkung, geht die Ausgangsspannung nicht genau auf 0 V zurück. Und auch nach oben sieht man deutlich den Knick bei (Ub - 1,5 V).
Der Ausgang des sicher hochwertigeren LT 1498 erreicht die Aussteuerungsgrenzen ziemlich exakt.
Aber man sieht auch, dass über einen weiten Bereich von 18,7 °C bis 22,3 °C die Kurven einen genau parallelen Verlauf haben. In diesem Bereich gibt es für diese Schaltung keinen funktionalen Unterschied zwischen beiden OPVs.
Die lineare Steigung beträgt ca. 1 V / K. Das ist viel! Auf einem anlogen Messgerät im 5 V - Bereich könnte man leicht Temperaturen mit einer Auflösung unter 0,1 K ablesen. Mit einem vierstelligen DVM (Digital Volt Meter) wäre man im Milli-Grad, 0,001 K - Bereich. Da muss man sich die Frage stellen: Was misst man hier eigentlich? Ist das physikalisch noch sinnvoll, aussagekräftig und belastbar?
Führt man das Ausgangssignal auf einen ADC für eine Auswertung durch einen Rechner dann kann man die Knicke des LM 358 gut ignorieren, in dem man Spannungsmessungen nur zwischen 0,3 V und 3,3 V akzeptiert und auswertet. Ist der positive Eingang des ADC zugänglich, so kann dieser auf die Referenzspannung der obigen Schaltung von 3,6 V gelegt werden. Damit erreicht man eine erhöhte Auflösung. Ist der Temperaturbereich zu klein, dann muss man die Verstärkung zurücknehmen. Die Steigung geht dadurch zurück.
