Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Analog Eingangsstufe Drucksensor, Verständnisfrage


von Layouter (Gast)


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Salu zusammen

Ich habe hier ein kleines Problem und bin mir nicht ganz sicher ob ich 
die Schaltung (Anhang) nicht vereinfachen kann.

Umfang:
Ich werde lediglich ein oder zwei Geräte bauen, von da her ist der Preis 
der Bauelemente nicht so entscheidend. Ich musste auch schauen was ich 
hier so bekomme, war daher auch ein wenig eingeschränkt.

Genauigkeit ect:
Ich möchte gerne den Drucksensor so genau wie möglich ausmessen. 
Schlussendlich soll der Drucksensor das begrenzende Glied in der Kette 
sein, nicht die Filter oder der ADC.

Bauteilwahl:
Hier einige, für mich bei der Suche ausschlaggebende Faktoren:

Sensor: Klar, der Druckbereich. Temperatur kompensiert, linearisiert. 
1ms um 10-90% Fullscale abzudecken (als genug schnell)

OP: 2.5nV/Wurzel(Hz) Rauschen, Grosse Bandbreite…Ich weiss, dass ich 
diese Bandbreite hier nicht benötige. Da ich jedoch diesen OP auch in 
anderen Schaltungen, wo ich eben die Bandbreite benötige, einsetzen 
möchte findet er auch in der Schaltung seine Anwendung. Will nicht für 
alles wieder einen neuen Typ verbauen. Der OP wird von Analog Device 
auch als OP für ADC Vorstufen vorgeschlagen. Er ist für 16Bit tauglich.

ADC: Auch hier musste ich ein wenig schauen was ich so bekam. 
Schlussendlich ist es ein AD7685 von Analog geworden. 16Bit, Approx.

Speisung: Die Speisung des Analog Teils (+5V_AN und AGND)(Sensorspeisung 
Drucksensor, ADC Ref), werden direkt aus einer präzisen Bandgap Referenz 
mit 30mA Ausgangsstrom versorgt (Der Drucksensor benötigt max. 10mA und 
ist "leider" ratiometrisch).
Da ich mit dem OP auch ganz auf 0 kommen möchte, muss ich ihn noch neg. 
speisen. Diese -7.5V werden aus einer positiven 7.5V Speisung mittels 
ICL7660 gewonnen. Die positive Speisung besteht aus einem LM2594. Diese 
Speisung ist sehr gut gefiltert.
Der restliche Teil der Schaltung wird mittels 5V Linearregler (MCP1702) 
aus der +7.5V Speisung versorgt.

Nun zur Filterkette:
Da es sich um einen Sensor, handelt welcher lediglich einen 
Ausgangsstrom liefert, ist ein Widerstand zwingend notwendig (51k). Dies 
habe ich aus dem Datenblatt so übernommen. Als nächstes kommt ein 
Impedanzwandler, da ich den Sensor ja nicht mit der darauf folgenden 
Filterschaltung belasten möchte.
Das Filter ist ein Butterworth Filter 4. Ordnung mit einer Grenzfrequenz 
von ca. 15kHz. Dies garantiert (habe ich simuliert), dass ich bis ca. 
3kHz keine Dämpfung habe. Danach nimmt es, wenn auch nur marginal, ab.

So, und nun die Frage: Im Datenblatt des ADC steht, dass, wenn man eine 
Quellenimpedanz grösser 30Ohm hat, man einen Impedanzwandler vorschalten 
sollte. Benötige ich nun den 4. OP in der Kette noch? Dieser stellt ja 
einen erneuten Impedanzwandler dar. Das anschliessend folgende Filter 
ist ein Antialiasing Filter welches von Analog Device so für den ADC 
vorgeschlagen wird.

Bitte entschuldigt das es ein bisschen mehr geworden ist. Wäre toll wenn 
ich die ein oder andere Meinung zu der Schaltung bekommen würde. Und 
eben, es ist ein „Einzelstück“, ob nun ein Bauteil mehr oder weniger 
verbaut wird ist eigentlich egal. Will halt gerne mal was Genaues 
machen. Einfach an den ADC Eingang klemmen macht ja keinen Spass ;o)

Das Layout sollte kein Problem darstellen, da ich 10 Jahre mal als 
Layouter gearbeitet habe. Denke dass sollte ich hinbekommen :o)

Grüessli

Layouter

von Layouter (Gast)


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Bitte entschuldigt noch das Bildformat. Ich habe nur ein A2 PDF und da 
was schlaues draus zu bekommen ist nicht so einfach. Bei mir auf dem 
Schirm sah das original PDF noch gut aus, aber scheinbar wurde es beim 
Hochladen komprimiert. Hoffe man kann trotzdem was erkennen. Sonst 
versuche ich es zu zerschneiden und als zwei Teile hochzuladen

Sorry

Grüessli

Layouter

von Layouter (Gast)


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So, nun noch mit einem lesbaren Schema. Wenns bei Bild 1 rechts 
rausgeht, dann kommts bei Bild zwei Links rein :o)

Gruss

Layouter

von Layouter (Gast)


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Salu zusammen

Ich frage mich gerade ob ich etwas vergessen habe, oder ob sonst etwas 
nicht gut ist mit dem Beitrag :o\ Scheinen ja einige die Schema 
heruntergeladen zu haben, aber leider keine Antwort... Könnt ihr mir 
vielleicht ein kurzes Feedback geben? Wäre toll! Auch falls die 
SChaltung i.O. sein sollte wäre ich froh, dann weiss ich es nämlich 
sicher :o)

Gruss Layouter

von Overkilli (Gast)


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Eine Einschwingzeit des Sensors von 1msec läßt auf eine Grenzfrequenz 
von rund 400Hz schließen. Wozu brauchst du dann einen Tiefpaß 4.Ordnung 
mit 15kHz??

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