Negative Spannung messen

[Benjamin B. (Gast)]

Hallo Leute,

Ich habe schon diverse Beiträge bei mikrocontroller.net gelesen und eine 
ähnliche Schaltung aufgebaut. Hierbei habe ich einen RMS-TO-DC-Converter 
im Einsatz, der mir eine neg. Sp. am OUTPUT ausgibt.

Mit Hilfe einer entgegengesetzten positiven Spannung (Vref=1,25V) und 
greife ich in der Mitte des Spannungsteilers das Signal ab.

Alles klappt soweit, es liegt an beiden Widerständen R1 und R2 jeweils 
0,625V an, wenn ich am OUTPUT 0V habe. Bei meiner erwarteten maximal 
anliegenden Spannung von -200mV wird das abgenommene Signal auch 
kleiner.

Jedoch messe ich am Multimeter nur eine Differenz von |Betrag| 92mV, 
erwarte aber eine von |Betrag| 200mV. Wo ist da mein Gedankenfehler? Hat 
jemand einen Tipp für mich?

Kann ich nicht folgendes erwarten: ?
U_multimeter = +0,625V - 200mV = +0,425V (|Betrag| 200mV)

[haha (Gast)]

Du mißt mit dem MM immer gegen GND? Das kann bei -0,2V am Output nicht 
richtig sein, oder?

[... (Gast)]

1,25V PLUS 0,2V ergeben 1,45V. Das mit 1:1 geteilt ergeben knapp 725mV 
was ca. eine Differenz von 100mV ggü. 0V am OUTPUT ergibt...

[Benjamin B. (Gast)]

Ja, ich messe gegen GND. Was ist daran falsch? Wo sollte ich den anderen 
Pol denn sonst anlegen?

[an plus... (Gast)]

wieso muss man hier text eingeben, wenn die Lösung schon in den Namen 
passt? :-)

[Benjamin B. (Gast)]

Hier die Schaltung, nach der ich mich gerichtet habe: 
http://www.mikrocontroller.net/articles/AD-Wandler

es ist schon ganz gut soweit, erhalte ja bei steigender negativer 
Spannung einen Spanunnungsabfall am Multimeter, jedoch nicht so, wie ich 
mir das vorstelle.

Wenn ich am Ausgang -100mV mehr bekomme, sollte am Multimeter die 
positive Spannung um genau diesen Betrag fallen.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Benjamin B. schrieb:
> Wenn ich am Ausgang -100mV mehr bekomme, sollte am Multimeter die
> positive Spannung um genau diesen Betrag fallen.

Nein, nur um die Hälfte davon, wegen des Spannungsteilers.

Aber wieso lässt du den Spannungsteiler und die Referenzspannung am
Ausgang nicht einfach weg? Der Ausgang des AD737 liefert keine negative
Spannung, da der Effektivwert immer >=0 ist. Falls du trotzdem negative
Spannungen misst, ist etwas am AD737 oder seiner externen Beschaltung
nicht in Ordnung.

[3.141592653589793238462643383279 (Gast)]

Benjamin: rechne dir doch einfach mal Deinen Spannungsteiler durch 
(selbst die "richtige" Formel aufstellen), dann wirst Du schon auf die 
Lösung und Deinen Denkfehler kommen...

[Benjamin B. (Gast)]

Ja, es wäre total super wenn es so wäre.

Bei nem AC-Eingangssignal erhalte ich immer am Ausgang ein negatives 
Signal. Habe auch schon mit den Leuten von Analog Devices gesprochen. 
Die Empfehlen mir bei einem gewünschtem positiven Ausgangssignal 
Schaltung folgendes:

"The output of the AD737 is refering to the negative rail. From the view 
of the ground this can have of course a negative voltage level.
If you like to have a positive output (from the ground level view) 
please use the circuit drawed in figure28.
This circuit is supplied from a 9V single source. Please use the 
AC-coupling at the input (10nF).
Hope this help."

[Benjamin B. (Gast)]

Hat noch jemand ne idee?

[gk (Gast)]

Braucht der AD737 nicht eine negative Versorgung an -Vs?
gk

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Ich habe mir gerade das Datenblatt des AD737 angeschaut:

Die Ausgangsspannung bezieht sich immer auf das Potential an COM (nicht
auf die negative Rail, wie vom AD-Berater vermutet) und ist immer 0 oder
negativ.

Die Single-Supply-Schaltung aus dem Datenblatt hat den Vorteil (im
aktuellen Datenblatt ist es nicht Fig. 28, sondern Fig. 29), dass du
keine negative Versorgungsspannung brauchst. Nachteile:

- Du brauchst einen zusätzlichen Operationsverstärker.

- Die Schaltung funktioniert nur AC-gekoppelt, d.h. bei der Effektiv-
  wertmessung wird nur der Wechselspannungsanteil des Eingangssignals
  berücksichtigt. Aber vielleicht willst du ja genau das.

- Die Eingangsimpedanz beträgt nur etwa 80kΩ, da als Eingang Pin 1
  anstelle des hochohmigen Eingangs Pin 2 verwendet wird.

Falls du eine negative Spannung zur Verfügung hast, wäre mein Vorschlag
folgender (s. Anhang):

- COM ist über R1 mit der Referenzspannung des ADC (im Beispiel 5V)
  verbunden. Damit ergibt sich eine Ausgangsspannung von

     Ua = 5V - Ueff · (R1 / 8kΩ + 1)

  Mit R1 kannst du also die Verstärkung einstellen. Im Beispiel würde
  der ADC 5V bei Ueff=0 und 0V bei Ueff=200mV messen. Der µC kann daraus
  wieder Ueff berechnen. Legst du COM ohne Widerstand direkt an 5V, ist
  die Verstärkung 1.

- -VS wird an eine negative Versorgungsspannung (-5V) gelegt.

- Den Eingangshochpass für AC-gekoppelte Messungen habe ich gemäß den
  Beispielen im Datenblatt korrigiert.

- Wird die Ausgangsspannung des AD737 negativ, wird die Spannung durch
  R3 und die Schutzdioden im ADC auf knapp unter 0V begrenzt.

- Möchtest du DC-gekoppelt messen, schließt du einfach C3 und C5 kurz.
  Auch R2 kann dann entfallen.

Die Schaltung ist in dieser Form nicht im Datenblatt enthalten. Da ich
sie auch nicht getestet habe, gibt es keinerlei Funktionsgarantie :)