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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannung an ADC anpassen


Autor: Martin (Gast)
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Hallo,

ich komme leider selbst auf keine brauchbare Lösung. Auch mit den 
Ansätzen aus ähnlichen Beiträgen aus dem Forum komme ich nicht weiter.

Ich möchte die Spannung von einem Sensor(2,5 bis 3,75V) für den ADC 
Eingang(0V bis 5V) aufbereiten. Mir steht nur die 5V DC Spannung der 
Schaltung zur Verfügung, also kommt wohl nur ein Rail-to-Rail OP in 
Frage.

Rein rechnerisch müsste man nur 2,5V abziehen und anschließend um den 
Faktor 4 verstärken um auf den gewünschten Bereich(0V - 5V) zu kommen.

Ich habe es mit der Schaltung eines Differenzverstärkers versucht. 
(http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210153.htm)
Aber irgendwie komme ich nicht auf die Lösung.

Ist das überhaupt die richtige Schaltung für mein Vorhaben und wie muss 
ich die Widerstände dimensionieren? Wo bekomme ich ich die 2,5V zum 
Subtrahieren her?

Welchen Rail-to-Rail OP würdet ihr empfehlen?

Leider kenne ich mich bei ICs nicht so aus, habe aber gesehen, das es 
auch Differenzverstärker gibt. Würde es damit auch gehen oder sogar 
einfacher? Wenn ja, wie habe ich die zu Verschalten und welcher wäre 
geeignet?

Vielen Dank!
Gruß Martin

Autor: Ralf Schwarz (Gast)
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Martin schrieb:
> Rein rechnerisch müsste man nur 2,5V abziehen und anschließend um den
> Faktor 4 verstärken um auf den gewünschten Bereich(0V - 5V) zu kommen.
richtig

> Ich habe es mit der Schaltung eines Differenzverstärkers versucht.
> (http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210153.htm)
> Aber irgendwie komme ich nicht auf die Lösung.
auch richtig
R2 = 4 * R1; R3 = R1; R4 = R2
an E1 2.5 V dranhängen
kannst ja mal R1 = 1 kOhm setzen, das hängt aber ein wenig von deiner 
Signalquelle ab

> Ist das überhaupt die richtige Schaltung für mein Vorhaben und wie muss
> ich die Widerstände dimensionieren? Wo bekomme ich ich die 2,5V zum
> Subtrahieren her?
ja, das passt schon
die 2.5 V erhältst du aus einem Spannungsteiler oder irgend einer 
passenden Spannungsreferenz

> Welchen Rail-to-Rail OP würdet ihr empfehlen?
kommt auf dein Signal an

http://www.google.com/search?q=single+supply+rail+...

Autor: Michael (Gast)
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>Wo bekomme ich ich die 2,5V zum
>Subtrahieren her?

Da du ja schon für deinen ADC 5V hast einfach einen ohmischen 
Spannungsteiler einsetzen, z.B. zwei 10kOhm Widerstände verwenden. Dann 
muss du nur noch einen Subtrahiere aufbauen mit einem 
Single-Supply-OPAmp und Rail-2-Rail-Ausgang mit einer Verstärkung von 4 
und ta-da, fertig ist die Suppe ;)

Autor: Martin (Gast)
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Hallo,

danke schon mal für die Antworten.

Ich habe die Schaltung mal mit LTSpice simuliert. Das ganze funktioniert 
super so lange wie ich die 2,5V für die Subtraktion mit einer separaten 
Spannungsquelle erzeuge. (R1=R3=1K, R2=R4=4K)
Doch sobald ich die 2.5V mit einem Spannungsteiler erzeuge sitzen die 
beiden Widerstände mit R1 im Dreieck und es kommt am Output des OP nur 
noch Käse raus.
Wie kann ich das mit den 2.5V lösen?

Gruß Martin

Autor: Michael (Gast)
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Wie hast du es denn jetzt gelöst? Mit Subtrahierer? Hast du auch den 
Stromfluss durch die Widerstände des Subtrahieres bedacht? Die 
"belasten" nämlich deinen Spannungsteiler.
Der Strom durch die Widerständes des Subtrahieres sollte wesentlich 
kleiner sein als der Strom durch den Spannungsteiler, vom Gefühl würde 
ich da mindestens Faktor 10 ansetzen, eher sogar Faktor 100.

Autor: Michael (Gast)
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Hab mal nen Screenshot in den Anhang gepackt wie es gehen könnte. Man 
muss halt einen passenden OPAmp finden, der das mitmacht (R2R-Output und 
schnell genug für dein Signal muss er auch sein, also Slewrate und so 
groß genug. Kenne ja dein Signal nicht)

Autor: HildeK (Gast)
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@Michael
Du hast recht mit der Aussage, dass in deiner Schaltung die beiden 
Teiler R5 und R6 deutlich niederohmiger sein müssen als R1.
Aber um aus 5V 2.5V mit Quellwiderstand 100k zu machen, kann man R5 und 
R6 auch auf 200k wählen und R1 ganz weglassen. Das wäre dann noch 
genauer als deine Lösung!

@Martin
Für deine letzte Frage (10:46) wäre eine Schaltskizze sehr angebracht 
gewesen!

Autor: Martin (Gast)
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Die Belastung des Spannungsteilers habe ich natürlich nicht bedacht. Ich 
hatte es genau wie Michael geschaltet, allerdings waren R5 und R6 in der 
gleichen Größenordnung wie die anderen Widerstände dimensioniert. Daher 
der Fehler.

Den Vorschlag von HildeK habe ich auch ausprobiert. Es funktioniert 
ebenfalls, und spart einen Widerstand. Da ich auch dazu lernen möchte 
würde ich noch gerne wissen, wie sich R5 und R6 zu 2,5V und 100K 
errechnen?

Das Signal kommt von einem ACS712 Hallsensor.

Eine Schaltskizze wäre natürlich angebracht gewesen, mein Fehler, tut 
mir leid. Beim nächsten mal mache ich es besser.


Gruß Martin

Autor: Michael (Gast)
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Yo, sicher. Ich hab halt nur mal den Spannungteiler und den Subtrahierer 
auf die Schnelle zusammengesteckt um zu zeigen was ich meine. Ist 
natürlich eleganter wenn man den Spannungteiler zu einem Teil des 
Subtrahieres macht ;).

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