Hallo, ich moechte aus einem DAC , welcher maximal eine unipolare Spannung von +3,3V ausgibt, durch einen nachgeschalteten OpAmp am Ende +-10V ausgeben koennen. Ich habe mir die im Screenshot gezeigte Spannung simuliert; diese verhaelt sich auch wie gewuenscht - jedoch wuerde es mich interessieren, ob mit auch mit nur insgesamt einem OpAmp und anderer Beschaltung das von mir gewuenschte Ausgangsverhalten erreichbar ist, d.h. ich moechte die Pegelverschiebung des Ersten und die Verstaerkung des zweiten OpAmps in einem OpAmp haben. Danke Max
Mit einem 'multiplying' DAC kann man das z.B. mit einem OpAmp erreichen. -> http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/dac7811.html
Hallo Josef, danke fuer Deine Antwort. Ich hatte versaeumt extra zu betonen, das ich beim DAC festgelegt bin, also wirklich nur 0V bis +3,3V ausgeben kann. Gruesse Max
@ Max H. (maxh)
>ob mit auch mit nur insgesamt einem OpAmp und anderer Beschaltung das
Sicher, nichts einfacher als das. Invertierender Verstärker als
Addierverstärker. + Eingang per Spannungsteiler auf 3,3/2=1,65V, dann
halt mit z.B. 1k vom Dac auf den - Eingang, Rückkopplung vom Ausgang auf
- Eingang per 10/1,65*1k= 6,06k, muss man halt den nächsten E-Wert
nehmen.
Die Invertierung kann man leicht per Software wieder hindrehen.
MfG
Falk
Man muss R2 so groß wie R3 machen, dann hat der erste OP die richtige Verstärkung. Als Ausgleich muss die VRef für die Verschiebung des Nullpunkts entsprechend niedriger gewählt werden.
Hallo Falk, danke fuer Deine Anwort. So wie ich Dich verstanden habe, schlaegst Du diese Schaltung, wie ich sie wieder als Screenshot angehaengt habe, vor ? Der Simulator (Qucs) sagt mir, dass fuer: 0V am DAC => 11,6V an V_OUT 1,65V am DAC => 1,65V an V_OUT 3,3V am DAC => -8,35V an V_OUT rauskommen. Kannst Du bitte nochmal meinen Screenshot anschauen, ob ich Dich auch richtig verstanden habe ? Die Umdrehung des Vorzeichens ist, wie Du vorgeschlagen hast, problemlos, da ich frei in das Register des DACs schreiben kann. Gruesse Max
try this: 1V65 ----[3k3]----o-----[20k0]-----o-------- Uout | | | .------. | '---|- | | | |-----' Udac ----[3k3]----o---|+ | | '------' 20k0 UB= +/-12V | GND --------------o------------------------- GND
Ich würd sagen, der Widerstand nach Ground muss noch weg. Also wie die Schaltung zuvor, nur invertierender und nicht-invertierender Eingang vertauscht. ;-) MfG, Josef
>Ich würd sagen, der Widerstand nach Ground muss noch weg.
Nein der muss dort schon bleiben....
Hallo Matthias, ich danke Dir fuer Deine Antwort. Deine Loesung funktioniert so, wie ich mir das gewuenscht habe. 0V am DAC => -10,0V an V_OUT 1,65V am DAC => 0,0V an V_OUT 3,3V am DAC => +10,0V an V_OUT Als Dokumentation fuer weitere Suchende habe ich Deine Ascii Zeichnung nochmal aus dem Simulator als Screenshot kopiert und angehaengt. Danke ebenfalls an alle anderen Schreiber, die geantwortet haben. Gruesse Max
@ Max H. (maxh) Wo kriegtst du in der Realität Uref +1,65V her? Ich würde anstelle von R1 (3k3) zwei Widerstände a 6k6 nehmen. Der eine geht an Masse, der andere an +3,3V. Am Knotenpunkt der beiden Widerstände sieht die Schaltung dann eine Spannung von +1,65V mit einem Widerstand von 6k6 || 6k6 = 3k3. Dieser Knotenpunkt wird mit dem - Eingang des OP's verbunden. E voila!
Hallo Ahnungslos_0815, Du hast recht, der Spannungsteiler sollte, der Vollstaendigkeit halber, mit ins Bild. Danke. Ich habe einen neuen Screenshot angefuegt. Gruesse Max
Hallo, ich habe gerade genau dasselbe Problem. Möchte von 0V-3.3V eine Spannung von -5V bis +5V machen. Hatte mir auch die Schaltung so ausgedacht, wie Falk oben vorgeschlagen hat, aber sie funktioniert so schlecht wie Max oben auch festgestellt hat. Dann hab ich die Schaltung von Matthias mit der Modifikation von Ahnungslos_0815 simuliert mit angepaßten Widerstandswerten und es funktioniert. Also ich bekomme meine gewünschte Ausgangsspannung schon. Aber zufrieden stellt mich das nicht. 1) Weshalb funktioniert die Schaltung von Falk nicht? 2) Weshalb die von Matthias? 3) Wie würde ein invertierender Verstärker aussehen? Wer kann mir die Fragen beantworten. Ich würde das gerne verstehen und nicht nur nachbasteln :-) Bei Erklärungen bitte nicht zuviel Wissen über OPs voraussetzen ;-) Gruß Joachim
> 1) Weshalb funktioniert die Schaltung von Falk nicht? Weil deine halbe Spannung 3,3V/2 = 1,65 Volt wären (das sollte am Ausgang 0V geben). Damit kommen am ADC 1,65 Volt heraus, am + Eingang liegen 1,65V. Was muß jetzt am Ausgang des OpAmps herauskommen, damit die Spannungsdifferenz zwischen + und - Eingang 0V ist? Richtig: auch 1,65V. > 2) Weshalb die von Matthias? Das ist ein nichtinvertierender Verstärker um den Faktor 6, dem über den - Eingang ein Offset abgezogen wird. Die Überlegungen kannst du dir relativ leicht selber nachvollziehen: Der OP versucht, solange er funktioniert/kann, an + und - Eingang die gleiche Spannung einzustellen.
zu 1: Weil er etwas zu einfach gedacht hat. Die 1,65V am nichtinver- tierenden Eingang bewirken eine Verschiebung des Bezugspunkts. Sie wer- den sozusagen vor der (negativen) Verstärkung vom Signal subtrahiert und hinterher wieder addiert. Letzteres hat Falk vergessen zu berücksichti- gen, deswegen liegt die gemessene Ausgangsspannung um 1,65V zu hoch. zu 2: Weil sie besser ist :) (s. Beitrag von Lothar) zu 3: Die Schaltung von Falk funktioniert, wenn man als Referenzspannung am nichtinvertierenden Eingang 330/233 V = 1,416V statt 1,65V anlegt.
Der nichtinvertierende Umsetzer von 0..3,3V nach +10V..-10V kann auch wie im Anhang ausgeführt werden. Die Vorteile gegenüber der Schaltung von Matthias: Zwei Widerstände weniger und einen hochohmigen Eingang.
Lothar Miller schrieb: >> 1) Weshalb funktioniert die Schaltung von Falk nicht? > Weil deine halbe Spannung 3,3V/2 = 1,65 Volt wären > (das sollte am Ausgang 0V geben). > > Damit kommen am ADC 1,65 Volt heraus, am + Eingang liegen 1,65V. > Was muß jetzt am Ausgang des OpAmps herauskommen, damit die > Spannungsdifferenz zwischen + und - Eingang 0V ist? > Richtig: auch 1,65V. > Das kann ich mir jetzt mit deiner unten stehenden Erklärung auch so ausrechnen, danke dir. > > Die Überlegungen kannst du dir relativ leicht selber nachvollziehen: > Der OP versucht, solange er funktioniert/kann, an + und - Eingang die > gleiche Spannung einzustellen. Auf diese Erklärung bin ich nur nicht drauf gekommen und hatte es einfach nicht berücksichtigt, sondern nur 1,65V am neg. Eingang angenommen, also auch 1,65V für den pos. Eingang berechnet. Aber jetzt verstehe ich es.
yalu schrieb: > zu 3: Die Schaltung von Falk funktioniert, wenn man als Referenzspannung > am nichtinvertierenden Eingang 330/233 V = 1,416V statt 1,65V anlegt. Ich komme auch auf 1.416V aber auf einem anderen Weg und es funktioniert dann auch. Aber woher hast du das Verhältnis 330/233V? Vielleicht ist es auch zu früh ;-) Danke dir, Joachim
Yalu, wie du auf das Verhältnis von 1.416 kommst, ist mir klar. Aber woher du die Zahlen 330 und 233 dafür hast, das bleibt mir verborgen. Hmmm... Wenn ich deine zuletzt gepostete Schaltung (nicht invertierend) nutzen möchte, aber per Trimmpoti einen Abgleich von Offsetspannung und mittels weiterem Poti auch die Verstärkung abgleichbar machen möchte, wird es wahrscheinlich schwierig?!?! Wenn ich das richtig verstehe, würde ein Trimmer für R1 als Offsettrimmer auch die Verstärkung beeinflussen und ein Trimmer für R2 als Verstärkungstrimmer auch den Offset? Wie löst man das? Oder ist man dann gezwungen, zwei OPs zu nehmen um die Beeinflussungen zu eliminieren? Also im Prinzip brauche ich eine Schaltung die 0V bis 3.3V zu -5V bis +5V macht. Die Verstärkung soll aber abgleichbar sein zur Feinjustierung. Desweiteren sollte der Offset von 1.65V zur Feinjustierung abgleichbar sein. Geht das mit einem OP? Hast du (oder jemand anderes) einen Tip für mich? Danke dir. Joachim
Hallo! Könntet ihr einen passenden Verstärker für diese Schaltung empfehlen? :) LG Mike
Hallo, ich hätte noch eine Frage bezüglich der Verbindung der bipolaren Spannungsversorgung für den OPV mit dem Rest der Schaltung von Max H. (29.05.2009 11:40). Zur Erzeugung der +-12V habe ich aus einer 24V Spannungsquelle mittels Spannungsteiler und OPV (durch einen virtuelle Masse) die Spannung auf +-12V aufgeteilt. Nun verstehe ich nur nicht, wie ich diese virtuelle Masse mit dem Rest der Schaltung verbinden muss? Kann mir da jemand bitte helfen? VG Ranulf
Ranulf schrieb: > Nun verstehe ich nur nicht, wie ich diese virtuelle Masse mit dem Rest > der Schaltung verbinden muss? > Kann mir da jemand bitte helfen? Deine erzeugte virtuelle Masse muß mit der Masse der anderen Spannungsquelle verbunden werden, nicht die "0V" der 24V Quelle. Der rechte OP bekommt dann die +/-12V als Versorgungsspannung. Die beiden Spannungsquellen (24V und die "andere") dürfen dabei natürlich keinen anderen Bezug haben (Erdung!)
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Ranulf schrieb: > OPV (durch einen virtuelle Masse) die Spannung auf +-12V aufgeteilt Du meinst, der reale OpAmp kommt dann bei der kapazitiven Belastung und Gain von 1 nicht ins Schwingen ?
Christian U. schrieb: > Deine erzeugte virtuelle Masse muß mit der Masse der anderen > Spannungsquelle verbunden werden, nicht die "0V" der 24V Quelle. Der > rechte OP bekommt dann die +/-12V als Versorgungsspannung. > Die beiden Spannungsquellen (24V und die "andere") dürfen dabei > natürlich keinen anderen Bezug haben (Erdung!) Danke, ich habe es mir fast gedacht aber ich wollte auf Nummer sicher gehen, da die Simulation an dieser Stelle immer aussteigt. MaWin schrieb: > Du meinst, der reale OpAmp kommt dann bei der kapazitiven Belastung und > Gain von 1 nicht ins Schwingen ? Ich verwende zwei LM358 gäbe es ne bessere / stabilere Lösung für die bipolaren Spannungsversorgung bei 24V?
Ranulf schrieb: > Zur Erzeugung der +-12V habe ich aus einer 24V Spannungsquelle mittels > Spannungsteiler und OPV (durch einen virtuelle Masse) die Spannung auf > +-12V aufgeteilt. Das ist Käse. Den DAC, den MC usw. mußt Du doch auch noch versorgen. Und die beiden Erdsymbole in der Schaltung dürfen nicht verbunden werden. Irgendwann denkst Du nicht mehr daran, verbindest sie und es qualmt.
Peter D. schrieb: > Das ist Käse. Den DAC, den MC usw. mußt Du doch auch noch versorgen. > Und die beiden Erdsymbole in der Schaltung dürfen nicht verbunden > werden. Irgendwann denkst Du nicht mehr daran, verbindest sie und es > qualmt. Hallo Peter, mir währe auch eine andere Lösung für die bipolare Spannungsversorgung lieber. Gibt es da einen IC oder eine andere Schaltung, womit ich die +-10V über den 0-3.3V DAC realisieren kann? Optimal währe, alles über eine USB 5 V Spannungsversorgung zu realisieren. Also nur ein Anschluss für MC mit DAC und OP. In meinem Fall habe ich einen Sensor der 24 V benötigt und deshalb hätte ich 24 V zur Verfügung. Besser währe aber alles über eine Stromversorgung.
Ranulf schrieb: > Zur Erzeugung der +-12V habe ich aus einer 24V Spannungsquelle mittels > Spannungsteiler und OPV (durch einen virtuelle Masse) die Spannung auf > +-12V aufgeteilt. Nimm sowas und du bist durch: https://www.tracopower.com/de/deu/model/tba-1-2422e Das gibts auch von vielen anderen Herstellern: https://www.mouser.de/Power/DC-DC-Converters/Isolated-DC-DC-Converters/_/N-brwkv?P=1yx5k7uZ1y7m0a2Z1yxt7ffZ1yxt7d1 Und da gehts dann je nach nötigem Strom bei "zwofuffzich" los: https://www.mouser.de/ProductDetail/Cincon/EC1SA24N?qs=XiBzTiR4KVk39%252BIr2kNZYA%3D%3D Ranulf schrieb: > mir währe auch eine andere Lösung für die bipolare Spannungsversorgung > lieber. Alternativ könntest du wie im Beitrag "Re: IC für -5V Generierung gesucht (min. 120mA)" aus den 24V die +12V mit einem Stepdown und -12V mit einem invertierenden Stepdown machen. Wobei ich an deiner Stelle auf jeden Fall fertige DCDC-Wandler verwenden würde. Denn eine Eigenentwicklung lohnt sich erst bei halbwegs relevanten Stückzahlen.
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für die Versorgung des OPV +- 15V mit dem DAC ZN428E-8 hatte ich den SIM2-0515D mit entsprechenden Eingangsfilter benutzt. Den gibt es auch bei Reichelt.
Ranulf schrieb: > Hallo Peter, mir währe auch eine andere Lösung für die bipolare > Spannungsversorgung lieber. Gibt es da einen IC oder eine andere > Schaltung, womit ich die +-10V über den 0-3.3V DAC realisieren kann? Wo liegt denn das Problem? Du brauchst eine echte, +/-12V Versorgung und einen OPV mit der korrekten Beschaltung. Ja, mein Tip von anno dazumal war wohl ein wenig zu einfach gedacht. Beitrag "Re: DAC: +3,3V auf +-10V: Geht's noch einfacher ?" Richtig ist der Ansatz über das Überlagerungsprinzip (Superposition). Sprich, der OPV arbeitet gleichzeitig als invertierender und nichtinvertierender Verstärker. Siehe Anhang. Wie dimensioniert man das? Ganz einfach. Zuerst betrachtet man nur den invertierenden Verstärker und legt den + Eingang gedanklich auf 0V. Der DAC erzeugt 0-3,3V, welche auf -10V bis 10V verstärkt werden sollen. Die Verstärkung ist also |V| = (10 - (-10)) / (3,3-0) = 20/3,3 = 6,06 Die Verstärkung des invertierenden Verstärkers beträgt |V| = R2/R1 Wir wählen R1=10k als praktikablen Wert. R2 = V * R1 = 6,06 * 10k = 60,6k Praktisch nehmen wir 62k als Standardwert. Damit haben wir etwas mehr Verstärkung und damit Luft zur Kalibrierung. Jetzt muss der Offset betrachtet werden. Denn ohne den erzeugt der rein invertierende Verstärker bei 0V am Eingang 0V am Ausgang. Da sollen aber +10V rauskommen. Also müssen wir den +Eingang soweit anheben, daß das passiert. Dazu legen wir gedanklich den DAC-Eingang auf 0V und betrachten den OPV, der plötzlich als nichtinvertierender Verstärker mit V = (1+R2/R1) = (1 + 62k/10k) = 7,2 arbeitet. D.h. für +10V am Ausgang müssen wir 10/7,2=1,39 am +Eingang anlegen. Das tun wir über den Spannungsteiler R3/R4. U+ = 3,3V * R3/(R3+R4) R4 = (U+ * R3) / 3,3V -R3 = R3*(3,3/U+ -1) = 10k * (3,3/1,39 -1) = 13,7k Hier sollte man R4=14k wählen und den Rest per Kalibrierung erledigen. Die kann man in Software oder Hardware (Potis in Reihe zu R4 bzw. R2) machen. Die 3,3V sollten sehr genau und stabil sein, sinnvollerweise die gleichen 3,3V, welche den DAC speisen. > Optimal währe, alles über eine USB 5 V Spannungsversorgung zu > realisieren. Nichts leicher als das. Nimm einen DC/DC-Wandler mit 5V Eingangsspannung und +/-12V Ausgangsspannung. Das Zeug gibt es wie Sand am Meer, zumald du für deinen OPV nicht viel Strom brauchst. Je nach Anforderungen und DC/DC Wandler braucht es noch ein wenig Filterung, denn gerade die kleinen, preiswerten Teile sind meist arge Dreckschleudern. https://www.reichelt.de/dc-dc-wandler-am2d-z-2-w-12-v-2x-82-ma-sil-7-sim2-0512d-sil7-p35064.html?&trstct=pol_1&nbc=1
Steffen H. schrieb: > für die Versorgung des OPV +- 15V mit dem DAC ZN428E-8 hatte ich den > SIM2-0515D mit entsprechenden Eingangsfilter benutzt. Den gibt es auch > bei Reichelt. Und wie soll der OPV -10 bis 10V erzeugen, wenn der DAC nur 0-3,3V ausgibt? Du hast einen einfachen, nichtinvertierenden VErstärker ohne jegliche Offset bzw. Addierfunktion.
@Falk B. : ich wollte nur bezug auf die Versorgung nehmen, nicht auf die Schaltung mit dem DAC, den ich genommen hatte. Einfach mal richtig lesen, ok?
Steffen H. schrieb: > Einfach mal richtig lesen, ok? Falk hat doch nur die Frage gestellt, die ich mir auch schon gestellt habe: warum bauchst du +-15V, wenn (im Gegensatz zum "Aout = +10V...-10V" Kommentar im Schaltplan) sowieso nur 0..10V am Ausgang herauskommen? Hätte da nicht eine unipolare Versorgung und ein LM358 o.Ä. gereicht? Oder kannst du mit dem R15 den Offset so weit hintricksen, dass du tatsächlich auf -10V kommst?
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die Schaltung bei mir geht nur von 0V ... bis +10V. Das ist eine fehlerhafte Angabe von mir in der Schaltung. Die gleiche Schaltung, leicht geändert geht dann von -10V bis +10V. Ist beim Kopieren passiert, als ich die Schaltung von -10V ... +10V auf 0 ... +10V angepasst habe. sorry dafür.
ich habe jetzt noch mal beide Schaltungen angehangen. Die erste ist die berichtigte von 0... +10V und die zweite Schaltung ist die -10V ... +10V. Beide Schaltungen bekommen vom DAC 0V ... 2.5V Eingangsspannung. Für 3.3V müsste Die Schaltung nur leicht angepasst werden.
Falk B. schrieb: > Praktisch nehmen wir 62k als Standardwert. Damit haben wir etwas mehr > Verstärkung und damit Luft zur Kalibrierung. > > Jetzt muss der Offset betrachtet werden. Denn ohne den erzeugt der rein > invertierende Verstärker bei 0V am Eingang 0V am Ausgang. Da sollen aber > +10V rauskommen. Also müssen wir den +Eingang soweit anheben, daß das > passiert. Dazu legen wir gedanklich den DAC-Eingang auf 0V und > betrachten den OPV, der plötzlich als nichtinvertierender Verstärker mit > > V = (1+R2/R1) = (1 + 62k/10k) = 7,2 > > arbeitet. D.h. für +10V am Ausgang müssen wir 10/7,2=1,39 am +Eingang > anlegen. Das tun wir über den Spannungsteiler R3/R4. Bitte korrigiere mich, falls falsch. Aber wenn Du die Gesamtverstärkung durch die Wahl der Widerstände auf 6,2 anstatt der berechneten 6,06 erhöhst, dann verschiebt sich auch der Offset, der nötig ist, das Ausgangssignal in der Mitte zu halten. Also darf man dann nicht mit einer Ausgangsspannung von 10V / 7,2 rechnen, sondern mit einer (realen) Ausgangsspannung von 10,23V / 7,2. Das ergibt eine Offsetspannung von 1,42V anstelle 1,39V am nicht-invertierenden Eingang des OPVs. Immerhin eine Abweichung von 2%. Wenn der Offset mit einer anderen Ausgangsspannung als der realen berechnet wird, dann wird man beim Anlegen des halben Eingangssignals einen signifikanten Offset am Ausgang haben, anstelle der erwarteten 0V. Nimmt man aber die realen Spannungen bei der gewählten Verstärkung, dann ändert sich zwar die Ausgangsamplitude etwas, aber der Nullpunkt bleibt erhalten. Man kann dann die Amplitude wieder korrigieren, indem man das Ausgangssignal wieder auf einen Spannungteiler (oder Poti) gegen 0V gibt. Ohne den Nullpunkt zu verschieben. Wenn erstmal der Offset festgelegt wurde, darf an der Verstärkung der Schaltung natürlich nichts mehr verändert werden. Gruß Joachim
Joachim schrieb: > Falk B. schrieb: >> Praktisch nehmen wir 62k als Standardwert. Damit haben wir etwas mehr >> Verstärkung und damit Luft zur Kalibrierung. >> >> Jetzt muss der Offset betrachtet werden. Denn ohne den erzeugt der rein >> invertierende Verstärker bei 0V am Eingang 0V am Ausgang. Da sollen aber >> +10V rauskommen. Also müssen wir den +Eingang soweit anheben, daß das >> passiert. Dazu legen wir gedanklich den DAC-Eingang auf 0V und >> betrachten den OPV, der plötzlich als nichtinvertierender Verstärker mit >> >> V = (1+R2/R1) = (1 + 62k/10k) = 7,2 >> >> arbeitet. D.h. für +10V am Ausgang müssen wir 10/7,2=1,39 am +Eingang >> anlegen. Das tun wir über den Spannungsteiler R3/R4. > > Bitte korrigiere mich, falls falsch. > Aber wenn Du die Gesamtverstärkung durch die Wahl der Widerstände auf > 6,2 anstatt der berechneten 6,06 erhöhst, dann verschiebt sich auch der > Offset, der nötig ist, das Ausgangssignal in der Mitte zu halten. Nö, denn in der nachfolgenden Rechnung habe ich schon mit 7,2 statt 7,06 gerechnet. > Also darf man dann nicht mit einer Ausgangsspannung von 10V / 7,2 > rechnen, sondern mit einer (realen) Ausgangsspannung von 10,23V / 7,2. Nö. > Das ergibt eine Offsetspannung von 1,42V anstelle 1,39V am > nicht-invertierenden Eingang des OPVs. > Immerhin eine Abweichung von 2%. Die man so oder so durch Kalibrierung ausgleichen muss, wenn es genau werden soll. Wenn nicht, stimmt es trotzdem. > Wenn der Offset mit einer anderen Ausgangsspannung als der realen > berechnet wird, dann wird man beim Anlegen des halben Eingangssignals > einen signifikanten Offset am Ausgang haben, anstelle der erwarteten 0V. Welchen denn? Was ist für dich signifikant? 5% Fehler? 10% Fehler? > Man kann dann die Amplitude wieder korrigieren, indem man das > Ausgangssignal wieder auf einen Spannungteiler (oder Poti) gegen 0V > gibt. ???
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