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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Opamp Frage an die Experten


Autor: Hagen Re (hagen)
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Hi

in der Schaltung im Anhang ist ein Peak Detektor. Die Spannung am 
Eingang hat maximal eine Amplitude von +-2.5V zentriert um 2.5V. Der 
Peak Detektor wird also immer eine Spannung zwischen 2.5V bis 5V max. 
messen können. Nun suche ich eine Schaltung, der Kasten mit ??? drinnen, 
die mir das Signal VOut auf 0-5V, also 2x verstärkt umwandelt. Ziel ist 
es den Peak Detektor im vollen Spanungsbereich 0-5V arbeiten zu lassen 
damit der AVR seine volle ADC Auflösung ausnutzen kann. Der AVR den ich 
nutzen möchte kann keine differienzielle ADC Messung.

Versucht habe ich schon einige Schaltungen, Half-Wave-Rectifier, 
Diode->Cap->Widerstand nach GND usw. Leider ist Analogtechnik nicht so 
mein Fall :(

Hat jemand ne Idee ?

Gruß Hagen

Autor: helmi (Gast)
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Wenn du diesen Verstaerker einsetzt kommt bei 2.5V Eingang 0V am Ausgang 
raus. Bei 5V am Eingang kommt dann 5V raus. Also Verstaerkung * 2 und 
Offset Verschiebung.Den Op musst du nicht unbedingt nehmen nur als 
beispiel gedacht ist überingens ein Rail to Rail OP von Linear.

Gruss Helmi

Autor: Marius S. (lupin) Benutzerseite
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Darf ich mal fragen, was die Schaltung macht und wozu du die brauchst 
(also welche Anwendung)? Ist das für HF?

Autor: Hagen Re (hagen)
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V2 + R9 + L1 + C7 + C8 simulieren einen Ultraschall Transducer.
R12 simuliert den Innenwiderstand eines Analog MUX.
U2 und das drumherum ist ein einstellbarer Verstärker. Dazu ist R3 ein 
digitales Potentiometer mit 50K, MCP42050. Somit ist die Verstärkung der 
1. Stufe zwischen 0.06 bis 25 einstellbar. Die beiden Dioden D2/D3 
dienen als Begrenzer der maximalen Eingangspannung am Opamp, um das 
digitale Poti P1=R3 zu schützen. Dessen Wiperstrom darm 1mA in keinem 
Falle überschreiten.
Die 2. Stufe ist ein Verstärker mit 40x Verstärkung, macht insgesamt 
1000x Verstärkung einstellbar, von 2.46 bis 983 in 256 Schritten. Der 
AD8601/4 hat 8Mhz GBW. Das Signal am US-Transducer kann von ca. 50µV bis 
500mV gehen.
Das verstärkte Signal kommt in einen schnellen Komparator, ich benutzze 
später den LMV7219, der ist 7ns schnell, Push-Pull-Output mit 7mV 
Hysterese. Die Beschaltung des Komparators mit R8 + R10 kann diese 
Hysterese verändern, von 7mV bis 500mV. R8 ist ebenfalls ein digitales 
Poti, 2. Hälfte des MCP42050.
Im oberen Zweig ist ein Peak Detektor. Dieser mist die positive 
Halbwelle des verstärkten US-Transducer Signales.
Der Ausgang des Komparators geht in den ICP des AVRs der mit 20Mhz 
getaktet ist, man kann also die Nulldurchgänge ausmessen. Gleichzeitig 
wird bei fallender Flanke am ICP Eingang des AVRs eine schnelle Messung 
am Peak-Detektor per ADC durchgeführt und nach dieser Messung der ADC 
Eingang kurzzeitig auf Ausgang, LOW-Pegel, geschaltet um den 
Peak-Detektor Kondensatoir zu entladen. Man kann also bei einem zb. 
40Khz US-Signal die Hüllkurve und die Nulldurchgänge messen. Das 
digitale Poti P1 wird dabei in jeder Halbwelle des empfangenen Signales 
nachgeregelt, entsprechend einer vorgespeicherten Hüllkurve im AVR.
Da der ADC im AVR nur mit 23kSPS die vollen 10Bit Genauigkeit liefert, 
ich aber bei 40Khz US-Signal also mit 80kSPS übertrakten muß, würde ich 
eben gerne den Peak-Detektor von 0-5V statt, 2.5-5V arbeiten lassen.

Soweit jedenfalls mein Plan. Anbei mal par Signalverläufe. Pink sind die 
8 Zyklen wenn der US-Transducer angeregt wird, hellblau das was man 
durch den Transducer empfangen würde. Die Transducer sind mit einer 
Spule+Widerstand -> L2/R15 detuned, damit deren Bandbreite von ca. 
2.5Khz auf 10Khz größer wird.
Rot dann das verstärkte Signal an VOut und in grau der Ausgang des 
Komparators, also das was am ICP EIngang des AVRs landet.
Blau das Signal VDet, also nach der Schaltung die ich gesucht habe und 
bei der mir Helmi so super helfen konnte. Und hellgrün dann das Signal 
an VPeak das durch den ADC des AVRs gesampelt, und bei Ausgang L-Pegel, 
zurückgesetzt wird.

Die Schaltung an sich wird 4 US-Transducer am AVR per 4-1 MUX ansteuern 
und auswerten können. Das soll alles als Test Borad so flexibel wie 
möglich sein damit ich verschiedene Anwednungen ausprobieren kann.

@Helmi, danke, es ist doch so einfach. Ich hätte noch Stunden nach 
dieser einfachen Lösung gesucht und hätte den Wald vor lauter Bäumen 
denoch nciht gesehen.
Ich habs gleichmal eingebaut und es sieht bestens aus. Allerdings habe 
ich einen kleinen Offset eingebaut, R13/R14 = 470k/450k da anscheinend 
bei kleinen Amplituden der Offsetfehler des Opamp's daziwschen funkt, 
richtig ?

Noch Verbesserungsvorschläge oder sind Fehler drinnen ?

Gruß Hagen

PS: sorry für's große JPEG aber nur so ging alles drauf.

Autor: helmi (Gast)
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Richtig ! Offsetfehler vom OP b.z.w. das auch bei einem Rail To Rail Op 
immer noch eine kleine Restspannung am Ausgang bleibt so ca. 50mV hängt 
vom OP Type ab

Gruss Helmi

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