Signalpegel verkleinern mit Offset ohne OPV

[ops (Gast)]

So langsam macht mir die Bastelei richtig Spaß. Gestern bei meiner 
OPV-Bastelei habe ich mich noch folgendes gefragt: Mit OPVs kann ich 
verstärken - wie bekomme ich ein Signal kleiner und "weg von den Rails" 
? Und zwar nicht mit einfachem Spannungsteiler:

Sagen wir mal, ich habe ein Signal, das sich zwischen 0 und 5V bewegt, 
und ich hätte es gerne zwischen 1 und 4V, und zwar so, dass die 
"Signalmitte" weiter bei 2,5V liegt.

Wie macht man das? Mit einem Spannungsteiler ziehe ich die "Mitte" nach 
unten..

[Felix P. (fixxl)]

Eine einfache, vielleicht nicht besonders elegante Möglichkeit ist:
1. Den Operationsverstärker durch einen Spannungsteiler mit 2,5V 
Gleichspannung am entsprechenden Eingang "vorspannen".
2. Das Wechselsignal zwischen 0 und 5 V über einen Spannungsteiler auf 
einen Pegel zwischen 0 und 3 Volt transformieren.
3. Den Punkt, an dem die 0-3 V abgegriffen werden können, über einen 
Koppelkondensator (lässt nur den Wechselanteil durch) mit dem 
vorgespannten Eingang verbinden.

[nicht "Gast" (Gast)]

Ganz einfach: Ein Spannungsteiler mit zwei gleichen Widerständen 
zwischen 0V und 5V, bspw. 2x 15kOhm --> Ergibt eine 
Ersatzspannungsquelle von 2,5V mit einem Innenwiderstand von 7,5kOhm. 
Dein Eingangssignal (unter der Annahme es sei niederohmig!) legst du nun 
einfach über einen 5kOhm-Widerstand an die Mitte dieses Spannungsteiler. 
Dort hast du nun deine [1...4]V.

[nicht "Gast" (Gast)]

Felix Pflaum schrieb:
> Eine einfache ...

Es ist aufwendig und funktioniert nicht, da:

> ... (lässt nur den Wechselanteil durch) ...

[Felix P. (fixxl)]

nicht "Gast" schrieb:
> Felix Pflaum schrieb:
>> Eine einfache ...
>
> Es ist aufwendig und funktioniert nicht, da:
>
>> ... (lässt nur den Wechselanteil durch) ...

Die Lösung von Gast ist einfacher, dennoch ist die kapazitive Kopplung 
durchaus geläufig und wird häufig eingesetzt:
http://de.wikipedia.org/wiki/Kapazitive_Kopplung

[ops (Gast)]

nicht "Gast" schrieb:
> Ganz einfach: Ein Spannungsteiler mit zwei gleichen Widerständen
> zwischen 0V und 5V, bspw. 2x 15kOhm --> Ergibt eine
> Ersatzspannungsquelle von 2,5V mit einem Innenwiderstand von 7,5kOhm.
> Dein Eingangssignal (unter der Annahme es sei niederohmig!) legst du nun
> einfach über einen 5kOhm-Widerstand an die Mitte dieses Spannungsteiler.
> Dort hast du nun deine [1...4]V.

Das kann ich mir vorstellen.. Allerdings ist mir die Berechnung / 
Dimensionierung nicht klar..

Was heißt "Innenwiderstand" ? Die beiden 15k sind doch in Reihe und 
ergeben zusammen 30k? und wieso genau 5k?

[High Noon (Gast)]

> Das kann ich mir vorstellen.. Allerdings ist mir die Berechnung /
> Dimensionierung nicht klar..


http://www.mikrocontroller.net/articles/Spannungsteiler#Spannungsteiler_mit_Offset.2C_passiv


> Was heißt "Innenwiderstand" ? Die beiden 15k sind doch in Reihe und
> ergeben zusammen 30k? und wieso genau 5k?

Thevenin, Ersatzquellen

Vorgehen: 1. Externe Last an den Klemmen entfernen. 2. Spannungsquellen
kurzschliessen, Stromquellen entfernen, Impedanz zw. den Klemmen 
berechnen ...

[Helmut S. (helmuts)]

> Wie macht man das? Mit einem Spannungsteiler ziehe ich die "Mitte" nach
unten

Mach den Spannungsteiler statt nach Masse nach +2,5V. Für die 2,5V 
nimmst du am besten die Referenzspannung die auch der ADC benutzt.

[ops (Gast)]

Helmut S. schrieb:
> die Referenzspannung die auch der ADC benutzt

Was für ein "ADC" ?

[Kermit (Gast)]

ops schrieb:
> Helmut S. schrieb:
>> die Referenzspannung die auch der ADC benutzt
>
> Was für ein "ADC" ?

Das ist die Mischspannung von AC und DC.

[ops (Gast)]

High Noon schrieb:
> http://www.mikrocontroller.net/articles/Spannungst...
>
>
>> Was heißt "Innenwiderstand" ? Die beiden 15k sind doch in Reihe und
>> ergeben zusammen 30k? und wieso genau 5k?
>
> Thevenin, Ersatzquellen

"Spannungsteiler mit Offset" hab ich mir mi Tutorial angeschaut. Das 
andere ist mir für den Haus- / Bastelgebrauch zu kompliziert, da 
verwende ich lieber das fertige Kochrezept bzw. die Excel-Tabelle aus 
dem Tutorial.

Dort habe ich die Werte von (siehe oben)  nicht "Gast" (Gast)
eingetragen. Aber es kommen negative Widerstandswerte raus..?

Eingangsdaten, bitte eingeben

U_ein_min [V]  0
U_ein_max [V]  5
U_aus_min [V]  1
U_aus_max [V]  4
Vcc [V]  5
R2 [kOhm]  15
C1 [nF]  0

Ausgangsdaten

R1 [kOhm]  -3,00
R3  [kOhm]  -2,50
R_ein [kOhm]  -6,25
R_aus [kOhm]  -1,50
f_3dB [kHz]  #DIV/0!

[ops (Gast)]

Kermit schrieb:
> Das ist die Mischspannung von AC und DC.

neeee - das weiß ich  - das ist ACDC! :-)

Ich meinte ja nur, ich hab nirgends geschrieben, dass ich einen ADC für 
irgendwas verwenden will..

[Kermit (Gast)]

Du hast einen Spannungsbereich von 0-5V den du auf 0-3V mit einem Offset 
von 1V wandeln willst.

Die 0-5V kannst du mit einem Spannungsteiler auf 0-3V wandeln und dann 
wird der Spannungsbereich durch einen Operationsverstärker mit einer 
Offsetspannung versehen. Ohne OP wird das eine unsaubere Sache.

[ops (Gast)]

also wenn "Spannungsteiler mit Offset" siehe oben funktioniert, ist es 
mir sauber genug.. was meinst Du mit "unsauber" ?

[Kermit (Gast)]

ops schrieb:
> also wenn "Spannungsteiler mit Offset" siehe oben funktioniert, ist es
> mir sauber genug.. was meinst Du mit "unsauber" ?

Wenn du den Ausgang zu sehr belastest hast du einen belasteten 
Spannungsteiler und das Signal wird verfälscht. Ein OP liefert dir ein 
relativ sauberes Signal.