Gleichspannungsanteil simpel reduzieren

[André W. (sefiroth)]

Hallo,

ich muss für eine Signalauswertung von einem mit Gleichspannung 
überlagertem Signal den Gleichspannungsanteil des Signals um ca. 2V 
reduzieren, damit ich es mit einem AVR auswerten kann.

Einfach einen Kondensator als Filter in Reihe zu schalten hilft da 
nicht, weil das Signal nicht negativ werden darf. Ich brauche also einen 
gewissen Restgleichspannungsanteil, damit das Signal immer positiv ist.

Da ich die Schaltung sehr einfach halten möchte, hab ich 
Operationsverstärker mit symmetrischer Versorgungsspannung erstmal 
ausgeschlossen (Erzeugung negativer Spannung ist meines Wissens nicht 
einfach oder die DC/DC-Wandler sind recht teuer), sondern nutze LM224s 
mit 0 und 5V als Versorgungsspannung. Sonst hätte ich ja einfach 2V mit 
ner Subtraktionsschaltung abziehen können.

Zur Spannungsreduzierung fallen mir zwei Möglichkeiten ein:
- 4 Standarddioden in Reihe mit Lastwiderstand, wobei dann über den 
Dioden ca. 2V Gleichspannung abfallen und ich am Widerstand das 
reduzierte Signal messen kann.

- 1 Zener Diode mit Lastwiderstand in Reihe. Über der Zener Diode fällt 
dann eine Spannung ab, über dem R wieder mein reduziertes Signal.

Leider brauchen Zener Dioden relativ hohe Ströme. Man sagt ja Imin = 0,1 
* Iz,max, was bei den Dioden bei Reichelt gut 25mA wären. Bei den 
normalen Dioden hab ich leider keine Werte finden können, wie groß der 
Mindeststrom sein muss :-( Ich weiß auch nicht wie sehr die Spannung 
über den Dioden schwankt - wünsche mir natürlich möglichst kleine bis 
gar keine Schwankungen. Das Signal bewegt sich im Bereich von 0 bis 5V. 
Ein weiterer Nachteil von Zener-Dioden ist, dass die Z-Spannungen erst 
so bei 2,4 V losgehen, was evtl. schon zuviel sein könnte...

Möchte die Schaltung so stromsparend wie möglich aufbauen, damit ich 
nicht einfach unnötig Leistung verheize...

Für Hilfestellungen und neue Ideen wäre ich sehr dankbar!

[Matthias L. (Gast)]

Was ist mit einem Kondesator das AC-Signal von deiner QUelle auskoppeln 
und mittels eine SPannungsteilers auf eine neue DC-Offsetspannung 
anheben..? Dieses neue OFfset kann ja so dimensioniert sein, dass es 
nicht negativ wird...

[André W. (sefiroth)]

Ui, das ist ne gute Idee :-) Wärst Du so nett mir das kurz 
aufzuzeichnen, wie Du es genau meinst? Ich weiß ungefähr was Du meinst, 
aber ich habe so etwas noch nie gemacht und eine Vorlage würde mir da 
sehr helfen!

[Matthias L. (Gast)]

---------o------------------------- +UB, etvl 5V
                     |
                     R1
                     |
                     |
  DC+AC in --C1------o-----------  in die Schaltung
                     |
                     |
                     R2
                     |
    GND -------------o-------------------------

Damit kannst du die Eingangsgleichspannung aber NICHT UM zwei volt 
verringern.
Du nimmst sie ganz weg und fügst eine neue hinzu!

R1 und R2 müssen so gewählt werden, dass deine SPannungsforderungen 
erfüllt werrden.

Beachte, dass der Eingangswiderstan der Schaltung R1 parallel! R2 (und 
C1) ist!

[tcfkat (Gast)]

Z-Dioden sind Mist, unscharfe Kennlinie (im dem Spannungsbereich 
meistens nicht der Zenereffekt, sondern mehrere Dioden in 
Vorwärtsrichtung).

Wenn Du eine DC-Spannung genau abziehen möchtest, mach Folgendes:
Mit OP nicht-invertierenden Verstärker aufbauen, V=1 (d.h. beide 
Widerstände gleich groß). Den "Fußpunkt" legst Du aber nicht auf Masse, 
sondern hängst den an einen weiteren OP, der als Buffer geschaltet ist. 
Diesen OP versorgst Du am Eingang mit einer stabilen Referenzspannung, 
z.b. gewonnen mit einer aktiven Referenz mit 2 Anschlüssen, die brauchen 
nicht viel Strom.
Die Eingangsspannung für den ersten OP teilst Du durch einen 
Spannungsteiler durch zwei, dadurch wird die Verstärkung wieder 
kompensiert. Im Endergebnis kannst Du einen variablen DC-Offset 
abziehen, bleibst bei einfacher Versorgung, und hast keine untere 
Grenzfrequenz.
Hört sich etwas kompliziert an, ich hoffe, das war verständlich.

[André W. (sefiroth)]

@Matthias L.: Die Auskopplung mittels Kondensator mit nachgeschaltetem 
Spannungsteiler funktioniert wunderbar! Ist genau das was ich gesucht 
habe. Im Nachhinein recht witzig, dass es so eine einfache Lösung ist 
:-)

@tcfkat: Deinen Vorschlag werde ich im Hinterkopf behalten, aber für die 
momentane Schaltung wäre das zu viel Aufwand. Ich brauche das Signal nur 
relativ grob (wird später eh noch durch einen großen Elko geglättet), 
daher ist das RC-Glied schon das Ideal.

Danke nochmal Euch beiden!