Levelshift mit Referenzspannungsquelle

[oi (Gast)]

Hey,
nutze einen Instrumentenverstärker für den Abgriff einer Spannung an 
einem Shunt. Darauf folgt ein volldifferentieller Opamp (THS4521), bei 
dem ich einen Levelshift von 2.5 V durchführen möchte, um diesen auf den 
Eingangsspannungsbereich des ADS1274 ADCs anzupassen (siehe Application 
note vom ADS1274 figure 88-90 
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads1274.pdf, hier lege ich dann an VIN- 
die Referenzspannung an, also wie in figure 89 nur mit 2.5V statt GND). 
Habe nun zwei Möglichkeiten zur Auswahl

1) Referenzspannungsquelle TI REF5025
2) buffered VCOM (AVDD/2 = ca. 2.5 V mit nachgeschaltetem 
Impedanzwandler OPA350

Ich frage, weil ich mir nicht sicher bin, ob ich für 3 Levelshifts (das 
ganze mache ich für drei verschiedene Kanäle des ADS1274 mit 
verschiedenen Verstärkungsfaktoren) die Referenzspannungsquelle nicht 
überlaste, da diese maximal 10 mA liefert.

Beides möglich? Was ist sinnvoller und wie führt man im Allgemeinen am 
besten einen solchen Levelshift durch?

Am liebsten würde ich meinen THS4521 gerne differentiell messen lassen, 
statt single-ended. Da ich die Vorverstärkung aber über einen 
Instrumentenverstärker mache, weiß ich nicht, wie ich das am besten 
realisieren könnte. Vielleicht hat dazu auch jemand eine Idee ;-)

Gruß

[Richard T. (richi1901)]

Hallo

also im Datenblatt vom THS4521 steht das er maximal 10mA Eingangsstrom 
hat.
Wenn ich richtig gelesen habe, dann willst du 3 von diesen verwenden was 
dann deine Vcom Ausgang des ADC überlasten, da dieser nur 10mA liefert.

Der 2. Vorschlag von dir wird vermutlich der beste weg sein.

Nur als kleine zusätzliche Anmerkung es ist kein Levelshift sondern du 
willst die Gleichtaktspannung des Signal auf 2,5V anhaben bzw. den 
DC-Offset auf 2,5V setzen. ;)

Gruß
Richi

[oi (Gast)]

Ich weiß nicht, ob du mich richtig verstanden hast. Es geht nicht um den 
VOCM Eingang des THS4521 (da nutze ich tatsächlich den VCOM vom ADS1274, 
der durch den Impedanzwandler OPA350 gebuffert wird), sondern um einen 
tatsächlichen Levelshift. Ich will an Figure 90 (siehe Datenblatt 
ADS1274) statt GND 2.5V bei V_IN- anlegen!

[Joe F. (easylife)]

Levelshift = digitale Signale von einer Spannungsdomain in eine andere 
"Übersetzen".
Was du meinst ist: du möchtest eine Spannung addieren.

Mir ist nicht ganz klar, warum du das tun willst.
Das Ausgangssignal deines Instrumentenverstärkers ist doch vermutlich 
auf GND bezogen, also macht es auch Sinn den negativen Eingang des 
THS4521 auf GND zu beziehen.
Die Addition der 2.5V Mittenspannung für den ADC bekommst du ja über den 
OCM Eingang hin.
Du könntest evtl. mal einen Schaltplanausschnitt posten, damit klarer 
wird, wie die Verstärker und der ADC hintereinanderhängen, und wie sie 
jeweils versorgt sind.

[oi (Gast)]

Der Instrumentenverstärker greift die Spannung über dem Shunt ab, 
AINN2/AINP2 sind die differentiellen Eingänge des ADCs. Dieser hat einen 
Eingangsspannungsbereich von (AINP-AINN) = +-2.5V (wobei AINN bzw. AINP 
im Bereich von 0 bis 5 V liegen müssen). Deshalb muss ich einen 
Levelshift durchführen! Wenn ich VOCM auf 0 V setzen wuerde, wäre ich 
dazu gezwungen den THS4521 mit einer Dualsupply zu versorgen, was aber 
auch wenig Sinn macht, weil ich am Ausgang sowieso keine negativen 
Potentiale stellen darf.

[Joe F. (easylife)]

Der Eingang V_OCM addiert dir doch schon die Mittenspannung.
Das Ausgangssignal des Instrumentenverstärkers ist doch eine Spannung 
zwischen 0V und +5V, also auf GND bezogen.
Daher muss auch der negative Eingang des THS4521 auf GND bezogen werden.
Ausser du möchtest aus Eingangsspannungen <2.5V ein negatives 
Differenz-Signal am Ausgang des THS4521 erzeugen...
Ist das der Hintergrund?

[oi (Gast)]

Exakt: Die Potentiale von AINN und AINP müssen beide positiv sein 
(0-5V), die Differenz der beiden allerdings einen Bereich von +-2.5V 
abdecken! Deshalb muss ich V_IN- auf 2.5V legen.

Da haben doch sicher hier ein paar Ideen und Tipps zu meinen 
Fragestellungen ;-)

[Joe F. (easylife)]

Gut.
Von deiner 2.5V Referenz können pro THS4521 max. +/-0.7mA fließen, der 
negative Ausgang kann ja nur irgendetwas zwischen 0 und 5V annehmen.
-> +/-2.5V / (1K+2.7K)

Daher denke ich nicht, dass du deine Spannungsreferenz überlastest, wenn 
du 3 THS4521 dranhängst.

[Pandur S. (jetztnicht)]

Dann legt man die Referenz des Instrumentenverstaerkers auf 2.5V und 
laesst den anderen Verstaerker hintendran weg.

[oi (Gast)]

Wenn ich das mache, dann hab ich am Ausgang 0 bis 5 V, bei 0 V am Shunt 
2.5 V am Ausgang des Instrumentenverstärkers.
Dann hab ich am Eingang des THS4521 immer nur positive Spannungen -> 
keine negativen Differenzspannungen am Ausgang!

[oi (Gast)]

Das ist ja das Ding: Ich würde gerne den THS4521 verwenden, weil der 
auch dafür empfohlen wird und außerdem volldifferentiell messen. Nur mit 
dem Instrumentenverstärker mess ich single-ended. Die Lösung von mir ist 
natürlich momentan auch eher son Zwischending aus single-ended und 
differentiell, deshalb frag ich ja wie ich das besser lösen kann.

[Joe F. (easylife)]

Kann man schon so machen, wie du das vor hast.
Alternativ könntest du den Ausgang des Instrumentenverstärkers auf den 
positiven ADC input geben und mit einem rail-to-rail Verstärker ein 
invertiertes Signal für den negativen ADC Eingang machen.
Die Verstärkung macht dabei ausschließlich der Instrumentenverstärker.

[oi (Gast)]

Da der THS4521 auch als Tiefpassfilter fungieren soll, würde ich das 
differentielle Signal aber dann auf die Eingänge des THS4521 statt des 
ADS1274 geben. Danke für den Tipp!

[Joe F. (easylife)]

Den TP würde ich dann eher single-ended hinter den 
Instrumentenverstärker legen.
Ansonsten kann dir eine Asymmetrie des TP das differenzielle Signal 
verhageln.

Edit: ADC+ und ADC- musst du natürlich dann drehen (in der Grafik ist 
das falsch), da der TP Filter invertiert.

[oi (Gast)]

Deshalb mess ich die Bauteile für den Tiefpass vorher durch und achte 
darauf, dass diese möglichst exakt aufeinander abgestimmt sind. Leider 
bleibt für eine andere Idee gerade keine Zeit, weil ich heute noch neu 
bestellen muss.

Interessiert mich natürlich dennoch, was man da alternativ machen kann, 
danke. Viel schöner sind diese Lösungen aber auch nicht, oder?

[Joe F. (easylife)]

oi schrieb:
> Viel schöner sind diese Lösungen aber auch nicht, oder?

Naja, also ein Dual Rail-to-Rail ist sicher günstiger als ein THS4521 + 
ein Rail-To-Rail zum invertieren.
Und die Kondensatoren durchmessen entfällt auch.
Denke schon, dass das "schöner" ist ;-)