Signalwandler unipolar zu bipolar

[H. B. (Gast)]

Hallo,

bin für mein Projekt auf der Suche nach einer Schaltung mit der ich ein 
unipolares Signal in ein bipolares umwandeln kann.
Habe im Netz schon einiges gefunden, ist aber nicht genau das was ich 
brauche.

Ich generiere mit einem DDS/DAC einen Sinus von einigen Hz bis ca. 
10kHz. Die Ausgangsspannung des DAC ist 0...2,5V.

Die nachfolgenden OP-Stufen sind bipolar versorgt +5V/-5V.

Ich möchte nun die 0...2,5V so umsetzen:

0V = 0V
0,5V = +0,25V/-0,25V
1V = +0,5V/-0,5V
2V = +1V/-1V
usw.

[Dennis (Gast)]

Ist doch nur einfach ein stinknormales Offset. Wo genau ist dein 
Problem? (ist mir nicht ganz ersichtlich)

[karadur (Gast)]

Hallo

ich vermute mal, dein Nulldurchgang des Sinus liegt bei 1,25V. Also 
subtrahier 1,25V.

[H. B. (Gast)]

Das gilt aber nur bei den vollen 2,5V DAC Ausgang.

Wenn ich hier 1,25V sutrahiere, habe ich +1,25V/-1,25V.
Soweit ist alles OK.

Aber damit das über den gesamten Bereich von 0...2,5V funktioniert 
müsste bei niedrigerer DAC Ausgangsspannung die zu subtrahierende 
Spannung proportional mit nach unten gehen.

Wenn ich z.B. bei einer DAC Ausgangsspannung von 0,5V die 1,25V 
subtrahiere bekomme ich keine +0,25V/-0,25V wie ich das benötige.

[Hmm (Gast)]

Ein Bild sagt mehr als tausend Worte. Ergänze bitte mal die Spannungen 
in der Skizze.
Ich verstehe nur Bahnhof.

Der auffälligste Widerspruch ist, das Du eine Eingangsspannung zwei 
verschiedenen Ausgangsspannungen zuordnest. Das gibt es in der Realität 
nicht.

[Karel M. (marsalek)]

Du kannst an den Ausgang des DA-Wandlers einen Hochpass-Filter (C-R 
Glied, e.g. 100µF, 10 kOhm) anschliessen, der Dir die Sinusoide immer 
gegen 0V schwingen lässt. Das wird aber nur funktionieren, wenn Du nicht 
all zu schnell die Frequenz änderst.

Karel

[spontan (Gast)]

Du hast einen Sinus, und den noch mit einstellbarer Ausgangsspanung?
Also anders beschrieben als im ersten Post.

Mach ne Spitzenwertgleichrichtung des Signals, halbiere diesen Wert und 
subdrahiere ihn vom Ausgangssignal. Fertig.

Was ist daran schwierig?

[Hmm (Gast)]

Hmm... Ich habe mich wohl von der komplizierten Ausdrucksweise ablenken 
lassen.

Was du brauchst, ist eine halbierung des Eingangsignales. Das ergibt 
dann einen Sinus von Vpp = 1,25V und einem Offset von 0,625V.
Dieses Signal kannst Du durch einen invertierenden Verstärker schicken. 
Gibt wieder ein Vpp = 1,25V aber einen Offset von -0,625V.

Aus bestimmten Gründen ist diese Topologie nicht immer sinnvoll. Kommt 
auf die Anwendung an. Aber um zu klären, was Du willst, ist das ein 
Ansatzpunkt.

Es gibt da aber wirklich Tausende Schaltungen im Internet. Und davon 
soll keine Deinen Wünschen entsprechen? Das kann ich mir nicht 
vorstellen.

[Reinhard Kern (Gast)]

H. B. schrieb:
> Ich generiere mit einem DDS/DAC einen Sinus von einigen Hz bis ca.
> 10kHz. Die Ausgangsspannung des DAC ist 0...2,5V.

Das ist wohl ein Planungsfehler: du generierst einen Ausgang, der sich 
nicht auf die Mitte 1,25V bezieht (also bei 0,5V von 1,0 .. 1,5V), 
sondern zugleich mit der Amplitude auch die Mittenspannung ändert. Ich 
würde das gleich in der DDS-Software ändern, aber das kommt für dich 
wohl nicht in Frage. Aber es erklärt, warum du nichts findest und keine 
passenden Vorschläge bekommst. Wenn du die Sache digital falsch angehst, 
musst du eben analog dafür büssen.

Gruss Reinhard

[Hmm (Gast)]

Ich denke, Reinhard hat des Pudels Kern erwischt. Der Offset ist 
veränderlich. Das hat der TO im Eröffnungspost nicht geschrieben und 
deswegen findet der TO auch nichts im Netz.

Die
>...DAC Ausgangsspannung..
ist nämlich keine Invariante. Sie ändert sich ja andauernd.

[Alex (Gast)]

Das einzig vernünftige ist, im DDS die Null auf die Hälfte des 
Zahlenbereichs zu legen (offset binary) . Dann gibt es dafür DACs die 
einen zusätzlichen Widerstand d'rin haben und man muss nur einen bipolar 
versorgten OPA anschließen und es kommt präzise Wechselspannung heraus.
Ansonsten muss man den Offset an einem weiteren OPA wieder subtrahieren.

[mhh (Gast)]

Je nach dem, wie wenig einige Herz sind: einen --||-- zwischen den 
bipolar versorgten OPVs einfügen.

[H. B. (Gast)]

Danke für Eure bisherigen Antworten.

Das Problem ist, es soll eine bestehende Schaltung erweitert werden und 
der DDS ist vorgegeben. (AD9833)

Der DDS kann nur eine Sinusspannung bezogen zur Masse ausgeben.

Nach dem DDS wird das Signal erst mal gefiltert (LP-Filter) und dann 
über ein Digitalpoti und OP verstärkt.

Man kann nun über das Digitalpoti eine Amplitude von 0-2,5V einstellen.
Der Nulldurchgang des Sinus verschiebt sich natürlich je nach 
eingestellter Spannung. Bei maximaler Spannung, also 2,5Vss liegt der 
Nulldurchgang bei 1,25V. Bei einer Ausgangsspannung von 0,5Vss liegt der 
Nulldurchgang bei 0,25V. Ich kann also keine Schaltung verwenden, die 
immer den gleichen Offset abzieht, das wär ja zu einfach.

Ich habe im Web schon einige Schaltungen gefunden, (Signalwandler 
unipolar zu bipolar) die aber das Signal so wandeln, dass z.B. bei einer 
Amplitude von 0V eine Spannung von -2,5V rauskommt und bei einer 
Amplitude von 2,5V eine Spannung von +2,5V.

Das geht mit Offsetabziehen.

Das ist aber nicht das was ich machen will !!!

Ich möchte, dass das bestehende Signal so gewandelt wird, dass die 
Hälfte der Spitze-Spitze Spannung immer durch Null geht.

Gibt die DDS-Schaltung also z.B. einen Sinus von 1Vss aus (das Signal 
beginnt bei 0,5V, steigt bis auf 1V an, geht wieder durch 0,5V, geht bis 
auf 0V und steigt wieder bis 0,5V an - eine Periode) soll aus der 
gesuchten Schaltung eine Spannung rauskommen, die bei 0V beginnt, bis 
auf +0,5V ansteigt, wieder durch 0V geht, auf -0,5V abfällt und dann 
wieder auf 0V geht - eine Periode.

Am besten wäre, ich stelle am Sonntag mal ein Diagramm rein (morgen hab 
ich keine Zeit, muss beim Umzug helfen), ich glaube damit lässt sich das 
ganze besser erklären.

[Christian L. (cyan)]

H. B. schrieb:
> Man kann nun über das Digitalpoti eine Amplitude von 0-2,5V einstellen.
> Der Nulldurchgang des Sinus verschiebt sich natürlich je nach
> eingestellter Spannung.

Dein Schaltungskonzept ist schlecht. Du solltest erst die Spannung 
symmetrieren und dann erst die Amplitude einstellen und nicht umgekehrt. 
Dann erledigen sich all deine Probleme auf einen Schlag.

LG Christian

[H. B. (Gast)]

Wie schon geschrieben, die beschriebene Schaltung ist schon vorhanden 
(ist nicht von mir) und arbeitet komplett mit unipolarer 
Spannungsversorgung.

Natürlich wäre es besser, gleich das ganze von Anfang an mit bipolarer 
Spannungsversorgung aufzubauen, aber das geht jetzt nicht mehr.

[Michael Sch. (Gast)]

Tja, einfach gesagt:
Er hat ne oszilliernde Gleichspannung, aber keine Wechselspannung.

Letzteres möchte er daraus ableiten.
Also: AC-Kopplung ohne Gleichspannungsanteil bei einem Sinus bis 
10kHz... ist dazu ne Doktorarbeit notwendig?

[Falk B. (falk)]

@  H. B. (communicator9)

>Das Problem ist, es soll eine bestehende Schaltung erweitert werden und
>der DDS ist vorgegeben. (AD9833)

Gut.

>Der DDS kann nur eine Sinusspannung bezogen zur Masse ausgeben.

Logisch.

>Wie schon geschrieben, die beschriebene Schaltung ist schon vorhanden
>(ist nicht von mir) und arbeitet komplett mit unipolarer
>Spannungsversorgung.

Wollen wir wetten, dass die Nullinie des DDS-Ausgangs IMMER konstant 
ist? Wenn da ein variabler Offset reinkommt, wird der unsinnigerweise 
DANACH reingebracht. Der AD9833 macht ihn NICHT!

>Natürlich wäre es besser, gleich das ganze von Anfang an mit bipolarer
>Spannungsversorgung aufzubauen, aber das geht jetzt nicht mehr.

Nö, das passt schon. Mach es wie hier vorgeschlagen, und du wirst sehen, 
es geht. Schau dir den DDS-Ausgang mit wechselnder Amplitude auf dem 
Oszi an und stelle fest, dass der Offset (Nullinie) konstant ist.

Beitrag "Re: Signalwandler unipolar zu bipolar"

Du musst also nur den konstanten Offset abziehen. Das macht jeder 
einfache Addierverstärker, drei Widerstände und ein OPV reichen.