Vorschaltung für A/D-Wandler zur Erfassung von 0-5V, 0-10V, 4-20A Signalen sowie Überspannungsschutz

Andi M. OP #4228820
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Hallo,

ich suche eine Vorschaltung, mit der ich mit einem A/D-Wandler sowohl 
Spannungen mit 0-5V und 0-10V, als auch Strom mit 4-20mA einlesen kann.
Habe hierfür auch bereits ein geeingetes Produkt gefunden: 
https://www.ereshop.com/shop/i2c-420ma-010v-adc-p-805.html

Gern würde ich (leider kein E-Techniker) die Funktionsweise der 
Vorschaltung nachvollziehen (siehe anhgängtes Bild).

Daher folgende Fragen:

1. Die beiden Dioden (Abbildung hellblau) dienen dem 
Überspannungsschutz. Wird an den Eingängen IN- oder IN+ eine Spannung 
größer als VA angelegt, so fließt die Spannung über VA (= VCC = 5V) ab. 
Das hieße aber auch, das beim Anlagen von 0-10V alle Signale ab 5V 
abfließen und nicht erfasst werden? Wo liegt hier also mein Denkfehler?

2. Widerstand R1 und C1 machen den Operationsverstärker ja zum aktiven 
Tiefpassfilter, d.h. nur Signale unterhalb einer Grenzfrequenz werden 
berücksichtigt. Doch wozu dienen R10 und C5 (Abbildung rot), die den 
+Eingang des OPs mit Ground verbinden?

Danke schonmal für Eure Mithilfe! :-)
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Hp M. #4228965
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Andi M. schrieb:
> Das hieße aber auch, das beim Anlagen von 0-10V alle Signale ab 5V
> abfließen und nicht erfasst werden? Wo liegt hier also mein Denkfehler?

Da ist nicht unbedingt ein Denkfehler. Die Gleichtaktspannung an dem 
Differenzeingang darf sich eben nur in einem bstimmten Fenster bewegen.
Wegen des Spannungsteilers R9/R10 darf die Spannung an "C1-" allerdings 
wesentlich größer als +5V sein, bevor die Diode D3 leitet.

Andi M. schrieb:
> wozu dienen R10 und C5 (Abbildung rot)

Wie gesagt ist R10 Bestandteil eines Spannungsteilers.
Auf der anderen Seite, am - Eingang des Opamp ist R7/R1 der 
entsprechende Spannungsteiler.
Die Kondensatoren C1 und C5 sorgen dafür, dass der Differenzverstärker 
auch bei höheren Frequenzen symmetrisch bleibt, so dass im Idealfall die 
Gleichtaktverstärkung 0 ist.
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Oleg A. #4228974
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Andi M. schrieb:
> Das hieße aber auch, das beim Anlagen von 0-10V alle Signale ab 5V
> abfließen und nicht erfasst werden? Wo liegt hier also mein Denkfehler?

Nein.
Dass Du eine 0-10V Spannung an IN2 anlegst, heist noch nicht, dass an 
den Anoden der Dioden diese Spannung auch anliegt. Es ist ja ein 
Widerstand dazwischen.

>Doch wozu dienen R10 und C5 (Abbildung rot), die den +Eingang des OPs mit
>Ground verbinden?


Der Tiefpass hat jeweils ein RC in beiden (+ und -) Pfaden, da Deine 
Sensoren anscheinend potentialfrei sein müssen. Er verhindert, dass das 
Nyquist Kriterium verletzt wird.
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