Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Isolationsverstärker


von Bernd H. (masterz)


Lesenswert?

Hallo an alle,

ich bin dabei auf einer Streifenrasterplatine eine Potentialtrennung 
aufzubauen, dass ich zu meinem modularen Analogbaukasten hinzufügen 
kann.
Als Bauteil dient das HCPL7800 weil ich das grad da hatte.

http://antares.itmorelia.edu.mx/~electronica/hojas_de_datos/HCPL7800.pdf

Nun ist meine Frage:
Laut Datenblatt gibt das Bauteil an dem Ausgang eine potentialgetrennte 
Differentialspannung aus die ich dann weiter verwenden kann.
Laut Datenblattbeschaltung muss danach noch ein OP geschaltet werden 
damit ich das Differenzsignal zusammenfassen kann um über GND das Signal 
zu messen.
Kann ich den OP auch weglassen und den OUT- Pin direkt an GND Hängen? 
Geht das auch??

Ziel ist es das Potentialgetrennte Signal über GND zu messen.

MFG Bernd

von Paul (Gast)


Lesenswert?

Nein, einen Out-Pin kannst Du nicht an GND hängen, das würde die 
Ausgangsstufe zerstören. Aber Du kannst alleinig das positive Signal 
Vout+ nutzen und gegen GND auswerten. Allerdings wird dessen Amplitude 
geringer sein (1/2 Gegentaktspannung gegenüber der subdrahierten Lösung) 
und die Gleichtaktstörungen weiter beinhalten. Vout- bleibt frei.

von Bernd H. (masterz)


Lesenswert?

Ok hab ich verstanden.
Dann werd ich es wohl mit der Zusatzbeschaltung wie im Datenblatt 
machen.
Ist das überhaupt ein Subtrahierer?
Bei manchen Abbildern sind nur die Widerstände an den Einghängen der 
OP-Zusatzschaltung verdrahtet nicht die mitkopplung an den Out Pin, so 
wie das hier in den Grundschaltungen beschrieben ist?!

MFG Bernd

von Paul (Gast)


Lesenswert?

Ja es ist 100% ein Subtrahierer. Das ist das Grundprinzip der 
Asymmetrierung:

--Auslöschung der Gleichtaktsignale:

 +Störung - (+Störung) = 0

--Verstärlung der Gegentaktsignale:

 +Signal - (-Signal) = 2 * Signal

--> höherer Störabstand.

Ich vermute, der verwendete OPV wird bereits intern einen 
Gegenkopplungswiderstand besitzen (unity gain amp). Mal ins Datenblatt 
schauen.

von Bernd H. (masterz)


Lesenswert?

Hallo Paul, danke für deine Antworten!

Ich hab im Datenblatt nachgeschaut und Figure 15 Propagation Delay Test 
Circuit zeigt eindeutig den Subtrahierer.
Ich habe deine Erklärung mit +Signal - (-Signal) = 2* Signal nicht 
verstanden.

Laut Datenblatt weiß ich:
Der HCPL7800 Hat eine feste Verstärkung von 8.
Die Anschließende Subtrahiererschaltung mit 2K und 10K bewirkt 
zusätzlich eine Verstärkung um 5.
Wenn ich allerdiengs NUR eine Potentialtrennung haben will, dann muss 
ich doch den Subtrahierer so dimensionieren das er eine Verstärkung von 
1/8 hat, damit das Signal unverfälscht ist oder hab ich etwas falsch 
verstanden?

von Bernd H. (masterz)


Lesenswert?

P.s.
Gibt es ein Bauteil wie das ISO122 das nur mit 0V und 5V versorgt werden 
muss?
Genau das suche ich nämlich: Vin -> Potentialtrennung -> Vout

von Paul (Gast)


Lesenswert?

>Ich habe deine Erklärung mit +Signal - (-Signal) = 2* Signal nicht
>verstanden.

Das an der Messonde erscheindende Signal wird durch einen Inverter (z. 
B. Ad8279) in zwei symmetrisch zur Masse liegende Signale aufgesplittet.

Beispiel:

Pegel1: Ursprungspegel 5V -> +5V, -5V -> nach Subtr.: +5V - (-5V) =10V
Pegel2: Ursprungspegel 2V -> +2V, -2V -> nach Subtr.: +2V - (-2V) =4V

Das Minus außerhalb der Klammern kommt durch den Subtrahierer, das Minus 
in Klammern ist das inverse Signal gegen GND.

Am Ende bekommt man die doppelte Nutzamplitude. Gleichtaktstörungen, die 
kap. auf beide Leitungen einwirken, werden ausgelöscht. (Beispiel : 
prof. Mikrofontechnik, Rs485, Profibus DP o. ä.)

>Wenn ich allerdiengs NUR eine Potentialtrennung haben will, dann muss
>ich doch den Subtrahierer so dimensionieren das er eine Verstärkung von
>1/8 hat, damit das Signal unverfälscht ist oder hab ich etwas falsch
>verstanden?

Ohne Deinen Anwendungsfall einzeln durchzurechnen: Im o. g. Beispiel 
müßte der Subtrahierer eine Verstärkung von G = 1/2 haben. Solche 
Verstärker (meist Instrumentenverstärker) gibt es aufgrund der häufigen 
Andwendung sogar bereits fertig mit einer Verstärkung von intern 1/2, z. 
B AD8278 von Analog Devices.

>Gibt es ein Bauteil wie das ISO122 das nur mit 0V und 5V versorgt werden
>muss?

Kann ich mir nicht recht vorstellen, denn das zur Masse negative Signal 
muß ja auch verarbeitet werden. Evtl. könnte man den Arbeitspunkt auf 
die halbe Betriebsspannung setzen und mit Auskoppelelko arbeiten, 
allerdings sind dann Gleichspannungssignale nicht mehr verarbeitbar

von Bernd H. (masterz)


Lesenswert?

Also heißt das:

Ich nehm den HCPL7800 und der generiert aus meinem Messignal die 
potentialgetrennte Differenzspannung Vout+ und Vout- (unter der Annahme 
das sein Verstärkungsfaktor 1 ist).
Diese gebe ich auf den Subtrahierer und setzte zusätzlich (wie hier bei 
den OP Grundschaltungen beschrieben) einen Verstärkungsfaktor von 1/2 
als Widerstandsverhältnis ein.
Der Ausgang des Subtrahierers ist dann mein potentialgetrenntes 
unverfälschte Signal?
Wenn das so stimmt, hab ich es verstanden und werde das auch so 
aufbauen.

MFG Bernd

von Paul (Gast)


Lesenswert?

Ja, und wenn das Signal noch zu groß ist, kannst Du die Verstärkung ja 
immer noch anpassen. Frißt kein Brot.

von Bernd H. (masterz)


Lesenswert?

Super!

Danke für die Erklärung!

MFG

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.