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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsteiler mit Offset


Autor: Klaus (Gast)
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Ich habe mir das Tutorial durchgelesen:

http://www.mikrocontroller.net/articles/Spannungsteiler

Ich habe als Eingang eine Wechselspannung zu messen, von -10 bis 10 Volt
Und der Eingang meines ADCs misst von 0 bis 3 Volt.

Der passive Spannungsteiler leuchtet mir ein. Ich würde aber gern den 
aktiven benutzen.

Nur leider versteh ich nicht ganz, wie ich mit der Berechnungsformel, 
von einem Umin = -10 V auf Umin = 0 Volt komme.

Gruß
Klaus

Autor: Alexander Liebhold (lippi2000)
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Geht irgendwie nicht mit der Formel.

Wenn ich jetzt nicht vollkommen daneben liege, dann muss am 
invertierenden Eingang immer der Wert vom nichtinvertierenden anliegen 
(Diff.ist Null). Sprich: Ue-=Ua*(R2/(R1+R2))+Uoff

--> Ua = (Ue+Uoff)*[(R1+R2)/R2]

Wenn Uoff = +10V:
                      Ue = -10V   --> Ua = 0V
                      Ue = 0V     --> Ua = 10V*Gain

Naja, von Spannungsteiler würde ich hier nicht reden. Aber wenn dein
Gain <0 ist, dann erfüllt es genau den Zweck.

Gruß Alexander

Autor: Klaus (Gast)
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Hmm, wenn ich mir die Formel von einem Nichtinvertierender Verstärker 
nehme,

habe ich Ua = Ue * (1+R1/R2)

Bild: 
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thum...

Bei der gegebenene Schaltung im Tutorial ersetzt eine Offsetspannung den 
GND.

Müsste es dann nicht einfach:

Ua = (Ue * (1+R1/R2))+Uoffset

sein?

Autor: Alexander Liebhold (lippi2000)
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Ups...mein Fehler.

Genau, der Spannungsteiler hat jetzt ein zusätzliches Potential. Sollte 
also so stimmen.

Autor: Alexander Liebhold (lippi2000)
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Also quasi so: Ue/(Ua+Uoff)=R2/(R1+R2)
               --> Ua = Ue*(1+R1/R2)-Uoff

Uoff wird dann ja abgezogen.

Autor: Alexander Liebhold (lippi2000)
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Ich meinte übrigens oben "wenn dein Gain <1 ist"!!!

Aber das ist doch hier nie der Fall. Geht doch beim nichtinvertierenden 
nicht.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Klaus (Gast)

>Der passive Spannungsteiler leuchtet mir ein. Ich würde aber gern den
>aktiven benutzen.

Warum? Wenn du die Signalquelle nicht belasten willst häng einen OPV als 
Impedanzwandler davor und gut ist. Allerdings brauchst du dann +/-10V 
Versorgungsspannung.

MFG
Falk

Autor: Klaus (Gast)
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Aus folgendem Grund:
Im Tutorial steht, dass bei der aktiven OPV-Lösung nicht die Probleme 
von der einfacheren passiven Lösung auftreten.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Klaus (Gast)

>Im Tutorial steht, dass bei der aktiven OPV-Lösung nicht die Probleme
>von der einfacheren passiven Lösung auftreten.

Naja, ist in gewissen Grenzen nicht falsch. Aber wie es scheint hat der 
Autor des Artikels (Name der Redaktion bekannt ;-) wohl im Übereifer die 
Schaltung hinten dran geklebt, ohne wirklich drüber nachzudenken. Denn 
es ist KEIN Spannungsteiler, es ist ein VErstärker mit deiner 
Verstärkung grösser gleich 1. :-O

>Ich habe als Eingang eine Wechselspannung zu messen, von -10 bis 10 Volt
>Und der Eingang meines ADCs misst von 0 bis 3 Volt.

Über welche Frequenzen und Quellwiderstände reden wir denn hier?

MFG
Falk

Autor: Björn Wieck (bwieck)
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Klaus wrote:
> Ich habe mir das Tutorial durchgelesen:
>
> http://www.mikrocontroller.net/articles/Spannungsteiler
>
> Ich habe als Eingang eine Wechselspannung zu messen, von -10 bis 10 Volt
> Und der Eingang meines ADCs misst von 0 bis 3 Volt.
>

Ich würde es passiv  mit Widerständen machen.
Siehe Bild


Grüße
Björn

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Björn Wieck (bwieck)

>> Ich habe als Eingang eine Wechselspannung zu messen, von -10 bis 10 Volt
>> Und der Eingang meines ADCs misst von 0 bis 3 Volt.

>Ich würde es passiv  mit Widerständen machen.
>Siehe Bild

Wozu soviele Widerstände? OK, R5 soll der ADC-Eingang sein, aber der 
Rest? Drei Rs reichen. Siehe Wiki-Artikel.

MFG
Falk

Autor: Björn Wieck (bwieck)
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Falk Brunner wrote:

>
> Wozu soviele Widerstände? OK, R5 soll der ADC-Eingang sein, aber der
> Rest? Drei Rs reichen. Siehe Wiki-Artikel.

Stimmt, den Artikel habe ich noch garnicht gesehen.. Danke.

Grüße
Björn

Autor: Klaus (Gast)
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Also Eingangswiderstand ist 50 Ohm ud eigentlich hät ich gern bis 130KHz 
gemessen. Daraus wird wohl mit der passiven Schaltung nix.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Klaus (Gast)

>Also Eingangswiderstand ist 50 Ohm

EINGANGSwiderstand? Meinst du nicht eher AUSGANGSwiderstand?

> ud eigentlich hät ich gern bis 130KHz gemessen. Daraus wird wohl mit der 
passiven Schaltung nix.

Warum nicht? Mal das Excelsheet benutzt?

Mfg
Falk

Autor: Klaus (Gast)
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Eingangswiderstad. Also vom Freuqenzgenerator kann ich 50 oder 600 Ohm 
wählen.
Excelsheet hab ich natürlich benutzt.
5 KOhm für R3, bekomm ich eine Grenzfrequenz von 40,27 KHz.

Autor: Björn Wieck (bwieck)
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Klaus wrote:
> Eingangswiderstad. Also vom Freuqenzgenerator kann ich 50 oder 600 Ohm
> wählen.
> Excelsheet hab ich natürlich benutzt.
> 5 KOhm für R3, bekomm ich eine Grenzfrequenz von 40,27 KHz.

Die 50 oder 600 sind der Ausgangswiderstand vom Generator.

R1=3,29k
R2=4,7k
R3=10,97k
C1=470pF

Damit sollte es klappen.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Björn Wieck (bwieck)

>Die 50 oder 600 sind der Ausgangswiderstand vom Generator.

Eben.

>R1=3,29k
>R2=4,7k
>R3=10,97k
>C1=470pF

>Damit sollte es klappen.

Man sollte beachten, wozu C1 gut ist. Das ist quasi eine Trickschaltung, 
um mit dem ADC vom AVR ohne Zusatzaufwand messen zu können. Der hat 
nämlich intern einen Messkondensator von ca. 20pF. Um den mit weniger 
als 1/1000 (10 Bit) Fehler zu laden braucht man nun mal einen grossen 
Kondensator. Wenn man einen anderen IC zum Messen nimmt, welcher z.B. 
intern nochmal gepuffert ist, kann man C1 auf 10..20pF verringern, d.h. 
real ist er nicht mehr vorhanden, nur noch die Eingangskapazität des 
ICs.

MFG
Falk

Autor: Klaus (Gast)
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oh man, mein Fehler. Ich habe nur an den Widerständen gedreht.

Vielen Dank. Jetzt hab ich's.

Autor: Klaus (Gast)
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Ich nutze übrigens den MSP430F1232

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Klaus (Gast)

>Ich nutze übrigens den MSP430F1232

Der ADC scheint recht ähnlich zum AVR zu sein. Und er ist ebnfalls NICHT 
gepuffert. Da muss man jetzt abwägen, wieviel Fehler man sich erlauben 
kann/will und wie weit man mit dem Eingangswiderstand runter gehen 
kann/will. Wenn alles nich so schön wird muss halt ein OPV als 
Entkopplung zwischen Spannungsteiler und MS her, dann entfällt C1.

MFG
Falk

Autor: Klaus (Gast)
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Mit MS meinst du den MSP?
Also Frequenzgenerator -> Schaltung -> OPV -> MSP4300

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