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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Spannung skalieren: 0.1x, 1x und 10x


Autor: Maxim (Gast)
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Diese Schaltung soll die Eingangsspannung je nach gesetztem Jumper 
entweder durch zehn teilen, unverändert lassen oder mit zehn 
multiplizieren. Kann das so funktionieren?

Autor: Paul Baumann (Gast)
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Ich denke schon, daß das so funktioniert.

MfG Paul

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Die Schaltung setzt aber vorraus, dass die Impedanz der Quelle 0 Ohm 
ist. IC1B ist aber falsch. Da kommt Mist hinten raus.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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Der IC1B sollte lieber davor

Autor: Paul Baumann (Gast)
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Ach so, verbinde den invertierenden Eingang von IC1B mit seinem Ausgang 
und nimm den nichtinvertierenden als Eingang.

Schusselig
Paul

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>Ach so, verbinde den invertierenden Eingang von IC1B mit seinem Ausgang
>und nimm den nichtinvertierenden als Eingang.

>Schusselig
>Paul

Er kann ihn aber auch weglassen, hat ja an der Stelle keinerlei 
Funktion.

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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fast, das ganze ist eine mitkopplung, daher sind die faktoren -0,1 -1 
und -10. also bei bedarf noch nen invertierenden verstärker mit faktor 
-1 dahinter (widerstände gleich groß)

Autor: HildeK (Gast)
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>fast, das ganze ist eine mitkopplung
Auch nur fast ... Es ist ein invertierender Verstärker!
Mitkopplung gibt es beim Komparator oder bei einem Oszillator. Beim 
Verstärker will man das nicht, da nimmt man Gegenkopplung.

Autor: Maxim S. (maxim) Benutzerseite
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Benedikt K. wrote:
> Die Schaltung setzt aber vorraus, dass die Impedanz der Quelle 0 Ohm
> ist. IC1B ist aber falsch. Da kommt Mist hinten raus.

Gibt es Schaltungen, die hochomige Spannungsquellen handhaben können? 
Z.B. der Instrumentenverstärker beim Elektronik-Kompendium?
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaere...

IC1B sollte eigentlich die vom IC1A invertierte Spannung nochmals mit 
einfacher Verstärkung invertieren, sodass die Polarität am Eingang und 
am Ausgang übereinstimmt.

Paul Baumann wrote:
> Ach so, verbinde den invertierenden Eingang von IC1B mit seinem Ausgang
> und nimm den nichtinvertierenden als Eingang.

Das wäre ein Spannungsfolger. Ich möchte die Spannung aber invertieren. 
Das hätte ich vielleicht vorher erwähnen sollen. Habe nur gedacht, dass 
es offensichtlich wäre.

Autor: Maxim S. (maxim) Benutzerseite
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Ach jetzt! Geistesblitz ...

Besser?

Autor: HildeK (Gast)
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>Das wäre ein Spannungsfolger.
Richtig.

>Ich möchte die Spannung aber invertieren.
Verständlich, ist auch kein Problem.

>Das hätte ich vielleicht vorher erwähnen sollen. Habe nur gedacht, dass
>es offensichtlich wäre.
Aber deine Schaltung tut das nicht - es ist ein Komparator. Du solltest 
die Eingangsschaltung, nur mit R2 und R4 bestückt, nochmals nachbauen, 
wenn du einen Inverter haben möchtest. Naja, hast du, solange ich hier 
tippe, auch schon gemerkt.

>Gibt es Schaltungen, die hochomige Spannungsquellen handhaben können?
Ja, z.B. der Spannungsfolger.
Aber eben nur innerhalb des Common-Mode-Bereichs. Das gilt auch für den 
Instrumentenverstärker. Da du aber eine Abschwächung in deiner 
Eingangsstufe drin hast, vermute ich mal, dass dein Eingangsspannung 
auch größer sein könnte.

Ach, inzwischen hast du eine neue Variante. Nur ein Hinweis: Der ADC 
wird kaum Eingangsspannungen unter GND vertragen, der IC1B kann aber 
solche liefern - je nach Eingangssignal.

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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man müsste vielelicht den ausgang von ic1b mit einer diode zur masse 
schalten (flussrichtung von gnd zum ausgang von ic1b), damit würde man 
zwar im ernstfall den operationsverstärker fast kurzschließen, hätte 
aber den ic gerettet.

Autor: Maxim S. (maxim) Benutzerseite
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Das habe ich ganz außer Acht gelassen. Der ADC soll bipolare Spannungen 
unterscheiden können. Also brauche ich einen 50% Offset und muss die 
Spannung nochmals durch vier teilen, damit sie V_ref (5V) des ADC nicht 
überschreitet. (Die Spannung muss durch IC1B dann auch nicht mehr 
invertiert werden. Der uC muss nur berücksichtigen, dass ein Wert über 
127 negative Spannung darstellt und ein Wert unter 127 positive.)

Wenn am Eingang IN+ der Schaltung keine Spannung anliegt, soll der ADC 
2,5V messen. Wie füge ich diesen Offset hinzu? Mit einem Kondensator 
nach IC1B und einem Spannungsteiler zwischen VCC und GND würde das ja 
gehen, aber dann wären nur AC-Spannungen messbar.

Gibt es da eine andere Möglichkeit? Vermutlich wird der Addierer hier 
etwas taugen: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210152.htm 
Ich weiß nur nicht, wie dieser in meine Schaltung integriert werden 
soll. Wahrscheinlich muss der IC1B seine Rolle als Invertierer aufgeben 
und +10V zum Ausgang von IC1A addieren. (Die nächste Frage wäre dann, wo 
man genau 10,0V bekäme.) Diese Spannung kann man dann ja mit einem 
Spannungsteiler durch vier teilen. Ich werde den Schaltplan posten, 
sobald er fertig ist.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Der uC muss nur berücksichtigen, dass ein Wert über
>127 negative Spannung darstellt und ein Wert unter 127 positive.

Das geht, indem man besagte Variable als int8_t deklariert.


>Gibt es da eine andere Möglichkeit?

1MOhm zwischen IN+ und IN- ?

Autor: Maxim S. (maxim) Benutzerseite
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Ich hoffe, ihr könnte hier so schnell mitlesen, wie ich schreibe. ;)

Zu diesem Schaltplan:

Mit den Jumpern 1-3 wählt man die Verstärkung des IC1A:
JP1 -> 0,05x
JP2 -> 0,5x
JP3 -> 5x

Die Spannung am Ausgang des IC1A (richtig gesetzte Jumper vorausgesetzt) 
liegt immer im Bereich +-5V.

IC1B addiert zur Ausgangsspannung von IC1A +5V.

Die Ausgangsspannung von IC1B wird schließlich durch einen 
Spannungsteiler halbiert und an den ADC weitergeleitet.

Der Spannungsbereich am ADC-Eingang sollte somit [0, +5V] sein.

Autor: Maxim S. (maxim) Benutzerseite
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Kevin K. wrote:
> man müsste vielelicht den ausgang von ic1b mit einer diode zur masse
> schalten (flussrichtung von gnd zum ausgang von ic1b), damit würde man
> zwar im ernstfall den operationsverstärker fast kurzschließen, hätte
> aber den ic gerettet.

Das würde den ADC vor negativen Spannungen (je nach Diode ab -0,4V) 
schützen. Um den ADC auch vor Überspannung (> +5V) zu schützen, würde 
ich einfach eine 5,1V Zener-Diode an V_IN+ vom ADC hängen. Aber ich weiß 
nicht, inwiefern diese Dioden die Genauigkeit beeinflussen werden. Bei 
diesem Aufbau spielt die Genauigkeit noch eine unwichtige Rolle. Ich 
plane aber einen zweiten Aufbau, bei dem die Spannungen möglichst (d.h. 
für angemessenes Geld) genau ermittelt werden sollen.

Für die Genauigkeit ist es bestimmt auch nicht irrelevant, wo man in der 
Kette den Überspannungsschutz einbaut. Ich sage vom Gefühl her: direkt 
nach IC1B oder direkt vor dem ADC.

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>ich einfach eine 5,1V Zener-Diode an V_IN+ vom ADC hängen.

Z-Dioden haben Kapazität und keine unendlich scharfe Durchbruchspannung.
Besser und üblich: Normale Diode in Sperrrichtung nach VCC, dann ist 
Eingang auf Vcc+Diodendurchlassspannung begrenzt. (Evtl. nicht an Vcc 
sondern an niedrigere Hilfsspannung)

Autor: Maxim S. (maxim) Benutzerseite
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Schöner Mist! An V_IN+ vom ADC liegen -2,5V an (ohne Eingangsspannung an 
IN+). Beim Addieren hätte ich R1 an -5V anlegen sollen, da dort die 
Spannung ja negativ ist. Hat es hier niemand gemerkt?

Weiß nicht, ob der ADC noch tut. Ich löte jetzt mal R1 aus und schaue, 
was passiert.

Gibt es eigentlich eine Addierschaltung, die das Ergebnis am Ausgang 
nicht invertiert?

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>Schöner Mist! An V_IN+ vom ADC liegen -2,5V an (ohne Eingangsspannung an
>IN+). Beim Addieren hätte ich R1 an -5V anlegen sollen, da dort die
>Spannung ja negativ ist. Hat es hier niemand gemerkt?

Mit Verlaub, wir sind hier nicht im Kindergarten, wo die Erzieher 
aufpassen, dass den lieben Kleinen nichts passiert...

>Gibt es eigentlich eine Addierschaltung, die das Ergebnis am Ausgang
>nicht invertiert?

Schon, denn Signale lassen sich prinzipiell auch durch 
Widerstandsnetzwerke addieren. Wurde hier auch schon mehrfach gefragt, 
ich finde es aber gerade nicht. Sonst schau mal ins Datenblatt zum 
LM124, Seite 9:

http://www.national.com/ds/LM/LM124.pdf

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

Bevor du noch etwas (mehr) schrottest, hol dir ein Simulationsprogramm 
(SwitcherCAD/Tina-TI). Da kannst du ohne Verluste die grössten Fehler 
machen.
Übrigens gibt es für solche Zwecke programmierbare Verstärker (z.B. 
PGA103).
Ausserdem solltes du beachten, das manche OVs bei Verstärkungen<1 nicht 
mehr korrekt arbeiten.

MfG Spess

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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Autor: spess53 (Gast) Datum: 19.07.2008 21:06

>Außerdem solltest du beachten, dass manche OVs bei Verstärkungen<1 nicht
>mehr korrekt arbeiten.

Mal wieder so ein Satz, der Verwirrung stiften kann.
Siehe dazu meinen Kommentar in

Beitrag "Re: Stabilität OPV Schaltung"

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

OK. Dann streicht gedanklich diese Bemerkung.

MfG Spess

Autor: Maxim S. (maxim) Benutzerseite
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Ok, danke für die Tips. Werde wohl den Schaltplan ändern und eine neue 
Platine ätzen.

Habe glücklicherweise einen Ersatz-ADC. Nur gibt er ziemlich verwirrende 
Werte aus. Irgendwie schwankt das 4. Bit. Wenn ich mit dem Tastkopf des 
Messgerätes rangehe, stabilisiert es sich wieder. Brauchen die 
Datenleitungen etwa Pulldowns? Ich werde morgen mit klarem Kopf nochmal 
alles checken, kann jetzt keinen Fehler im Aufbau finden. Vielleicht 
liegt es daran, wie ich den DAC ansteuere.

Der Takt wird im DAC intern generiert. Habe nachgemessen, es sind 333 
KHz.
So steuere ich den DAC an (CS, RD und WR sind negiert):

start:
CS = low
RD = high
WR = high
warte ~1s

loop:
WR = low
warte 0.16s
WR = high

warte 0.16s

RD = low
warte 0.16s
Datenleitungen auslesen
RD = high

srpinge nach "loop"

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