Pegel 1 -5 Volt nach 0..10 Volt wandeln

[WTEngines (Gast)]

Hallo,

mein Problem ist ein Analogsignal von 1 bis -5 V (= 0-100%), das in ein 
analogsignal 0 - 10 V gewandelt werden muss.
>  1 V -> 0 V
> -5 V -> 10 V
> Linearitätsabweichung < 5%.

Kann mir jemand sagen, wo es da so ungefähr lang geht?

Wolfgang

[Wolfgang H. (Gast)]

Hi, Wolfgang,

> mein Problem ist ein Analogsignal von 1 bis -5 V (= 0-100%), das in ein
> analogsignal 0 - 10 V gewandelt werden muss.
>>  1 V -> 0 V
>> -5 V -> 10 V
>> Linearitätsabweichung < 5%.
>
> Kann mir jemand sagen, wo es da so ungefähr lang geht?

So lange Du nichts von Leistung schreibst oder von anderen 
Randbedingungen, ist ein Operationsverstärker, invertierend geschaltet, 
mit 12 Volt Versorgung, eine geeignete Wahl.

Ich vermute, das hast Du gewusst und nur schalkhaft ein paar 
Randbedingungen getilgt.

Ciao
Wolfgang Horn

[JensM (Gast)]

Invertierender Operationsverstärker mit einer Verstärkung von 1,67 und 
einem Offset.

Gruss JensM

[Michael R. (mexman)]

> mein Problem ist ein Analogsignal von 1 bis -5 V (= 0-100%), das in ein
> analogsignal 0 - 10 V gewandelt werden muss.
>>  1 V -> 0 V
>> -5 V -> 10 V
>> Linearitätsabweichung < 5%.
>
> Kann mir jemand sagen, wo es da so ungefähr lang geht?

Kein Problem:
Aber erst mal die Fehler in Deiner Frage korrigieren: Ist jetzt die 
EIngangsspannung 1..-5V oder 1...0V
Injedem Fall tuts ein invertierend geschalteter Operationsverstaerker 
mit einer Verstaerung von -1.6666 bzw. -15.


Gruss

Michael

[Dietrich L. (dietrichl)]

Schaltung siehe oben (Beispiel).
Die Spannung von 0,625V kann per Spannungsteiler aus einer verfügbaren 
Quelle erzeugt werden; der Teiler kann relativ hochohmig sein..

Gruß Dietrich

[WTEngines (Gast)]

Bei 1 Volt am Eingang der Schaltung ist 0 Volt am Ausgang gewünscht,
Bei -5 Volt am Eingang der Schaltung ist 10 Volt am Ausgang gewünscht.

[WTEngines (Gast)]

Muss der Spannungsoffset an 3 nicht negativ sein?

[olibert (Gast)]

WTEngines schrieb:
> Bei 1 Volt am Eingang der Schaltung ist 0 Volt am Ausgang gewünscht,
> Bei -5 Volt am Eingang der Schaltung ist 10 Volt am Ausgang gewünscht.

Wie schon bemerkt, invertierender Verstaerker mit Offset, welchen du 
sicher selber berechnen moechtest.

[Dietrich L. (dietrichl)]

WTEngines schrieb:
> Muss der Spannungsoffset an 3 nicht negativ sein?

Dann rechne zur Übung das einfach mal durch. Ich mache das zur Kontrolle 
immer gerne so:
- Eingang = 1V -> was kommt am Ausgang raus?
- Eingang = -5V -> was kommt am Ausgang raus?
- da das Ganze linear ist, stimmen auch alle Zwischenwerte

Und Du weist ja (hoffentlich), das (bei einem idealen OP // 
eingeschwungenen Zustand // gegengekoppelt // nicht übersteuert) die 
Spannungen an + und - gleich sind? D.h.: am Eingang 2 hast Du auch 
0,625V.

Gruß Dietrich

[WTEngines (Gast)]

Danke für eure Hilfe. Werde das in Kürze ausprobieren.

Wolfgang

[Zittermann (Gast)]

Wie kommt man auf die 0,625 Volt für die Offsetspannung?

Gibt es da eine Formel für die Zusammenhänge?

gez.Zittermann

[Dietrich L. (dietrichl)]

Zittermann schrieb:
> Wie kommt man auf die 0,625 Volt für die Offsetspannung?

Man kann da natürlich Kirchhoffsche Gleichungen aufstellen und das Ganze 
dann nach der unbekannten Spannung auflösen.

Bei so einfachen Dingen mache ich das aber mit folgendem Ansatz:
- Spannungshub am Eingang: 1...-5V = -6V
- Spannungshub am Ausgang: 0...+10V = 10V
- daraus: Verstärkung = 10/6 = 1,6666...   und invertierend
- beim invertierenden Verstärker ist das das Verhältnis von R2/R1
- für die Offset-Berechnung wähle ich einen möglichst "einfachen"
  Arbeitspunkt, z.B.:  Eingang = 1V => Ausgang = 0V
- R1 und R2 bilden jetzt einen Spannungsteiler gegen 0V.
- an R2 fällt jetzt ab: (1V / 2,66666) * 1,66666 = 0,625V
- das ist auch die Spannung am (-)-Eingang (Ausgang = 0V!).
  Diese Spannung muss nun auch am (+)-Eingang anliegen,
  damit der OP richtig arbeitet.

Wenn jemand damit nichts anfangen kann: OK.
Aber ich kann die Arbeitsweise eines OP auf diese Weise am Besten 
"miterleben". So "sehe" ich die Spannungen an den Widerständen wie die 
Auslenkung bei einem mechanischen Modell: in diesem Fall bilden R1 und 
R2 eine Wippe, deren Drehpunkt der (+)-Eingang ist. Die Werte der 
Widerstände entsprechen den Längen der beiden Wippenschenkel.
Ist der Eingang jetzt z.B. auf dem Potenzial des (+)-Eingangs, hat der 
Ausgang die gleiche Spannung (Wippe waagerecht). "Drücke" ich den 
Eingang herunter, geht der Ausgang hoch. Je länger der "Hebel" am 
Ausgang (d.h. je größer der Widerstand), um so weiter geht das Ende 
hoch, und umgekehrt.

Das geht auch noch weiter: wenn ich den Eingang festhalte und hebe den 
(+)-Eingang (Drehpunkt) an, geht der Ausgang auch entsprechend hoch. Das 
wäre jetzt die nichtinvertierende Verstärkerschaltung.

Gruß Dietrich

[Zittermann (Gast)]

@Dietrich

Wunderbar erklärt. Ich bedanke mich.

gez. Zittermann