Instrumentationsverstärker vor differentiellen ADC - Verständnisproblem

Hans Gast #3064163
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Hallo Leute!

Ich habe einen differentiellen ADC mit dem ich eine Brückenschaltung 
auswerten möchte. Die Brückenausgänge liegen in Ruhe bei 2,5V und haben 
einen Spannungshub von 45mV bei Vollausschlag.

Mein ADC hat einen Eingangsspannungsbereich von +/- 2048mv (kein 
wirkliches "-" sondern eben differentiell gesehen). Versorgungsspannung 
ist 3,3V.

Jetzt wollte ich mein Eingangssignal auf diese 2048mV verstärken, also 
habe ich angehängte Schaltung simuliert. Mit den eingetragenen Daten 
geht das ja auch alles wunderbar - an VM3 liegen 2,04V an.

Aber: VM1 liegt bei 3,54V und das ist natürlich viel zu hoch für den ADC 
- der darf maximal bis an seine Betriebsspannung heran.

Ich darf die Verstärkung also maximal so wählen, dass ich auch im 
gültigen Bereich für den Wandler bleibe.

Ich habe jetzt schon ein wenig gerätselt, aber ich komme nicht drauf, 
wie ich vorhersagen kann, wie groß die Ausgangsspannung der einzelnen 
OPs gegenüber GND wird.


Kann mir jemand helfen?
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nicht "Gast" Gast #3064207
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Deine beiden Ausgangsspannungen VM1 und VM2 liegen symmetrisch um die 
Common-Mode-Eingangsspannung von 2,52V.
Diese liegt nicht in der Mitte der Versorgungsspannung, sondern 0,87V 
höher.

Ich würde nicht versuchen, einen Offset einzubringen, um die beiden 
Ausgangsspanungen runterzuschieben, sondern mit einer max. Aussteuerung 
des ADC von ca. 1.5V statt 2V leben.


Dass der LM358 für dein Vorhaben ungeeignet ist, weißt du eh schon. 
Deswegen hast du wohl die 10V-Versorgung in der Simulation vorgesehen.
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Hans Gast #3064220
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Der ADC subtrahiert die beiden Spannungen ja eigenständig, solange sie 
innerhalb seiner Betriebsspannungsgrenhzen liegen. Und die Differenz 
darf halt nur maximal 2048mV betragen.

nicht "Gast" schrieb:
> Ich würde nicht versuchen, einen Offset einzubringen, um die beiden
> Ausgangsspanungen runterzuschieben

Das will ich ja auch garnicht, sondern ich würde gerne wissen, wie ich 
vorhersagen kann, wie groß die Ausgangsspannung an den OPs gegenüber GND 
maximal wird. Entsprechend muss ich dann halt mit dem 
Verstärkungswiderstand spielen. Dass ich dann nicht die volle Bandbreite 
des Wandlers nutzen kann, ist klar. Aber ich wüsste halt gerne das 
Maximum.

nicht "Gast" schrieb:
> Dass der LM358 für dein Vorhaben ungeeignet ist, weißt du eh schon.
> Deswegen hast du wohl die 10V-Versorgung in der Simulation vorgesehen.

Ja, ich habe keinen geeigneten gefunden, welcher RR Out hat. Daher die 
hohe Versorgung an den OPs. Ist ja erstmal nur zum Verständnis.
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nicht "Gast" Gast #3064245
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Das ist leicht - wie schon gesagt symmetrisch um (V1+V2)/2:
VM1=V1+(R1/R3)*(V1-V2)
VM2=V2-(R1/R3)*(V1-V2)     (Natürlich nur für R2=R1!)

Also dürftest du R1/R3=R2/R3 max. nur 16,9 wählen. Ergibt (wie auch 
schon erwähnt) ein max. VM1-VM2 von 1565mV.
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