Bipolaren Eingang in monopolare Schaltung einlesen

OP #3275068
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Gibt es einen Schaltungstrick mit der man eine Spannung, sagen wir mal 
ein +/-10V Differenzeingang in eine nur mit +5V betriebene Schaltung 
einlesen kann?

Quasi umskalieren

   Uout = Uin / 4 + 2.5V ,

also -10V wird zu 0V und +10V wird zu 5V.

Oder braucht man zwingend auch -5V dazu?
(Firma: Nisch-Aufzüge) Persönliche Seite #3275082
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Es gibt nicht nur eine, denn so etwas ist die Regel.

Die Messbereichsanpassung muss dabei den relevanten Signalverlauf 
wiedergeben. Deshalb ist die Kenntnis des erwarteten Signales wichtig.

Im allgemeinen arbeitet man mit OPV(OAmp) als Levelshifter. Für höhere
Frequenzen kann das aber Problematisch werden.
 Für Impulsförmige Signale hingegen kann es einfacher sein die 
Eingansspanung einfach zu begrenzen so wird das Zeitverhalten kaum 
beinflusst. (zum Beispiel mittels Dioden und Widerständen)
OP #3275097
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Es sind Digitalsignale mit bis zu 2 MHz, die möglichst unverfälscht 
durch die Schaltung gehen sollte. Dahinter ist ein Programmierbarer 
Schmitt Trigger, der auf 0..5V basiert.

Das ein Spannungsteiler im Spiel ist,  ist mir klar, aber kriegt man die 
neg. Spannung mit einem nur mit 5V betriebenen OpAmp verarbeitet?
Gast #3275124
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Michael S1. schrieb:
> Die Grundschaltungen sind mir schon bekannt.
> Nur wie man eine neg. Eingangsspannung mit einem nur mit +5V betriebenen
> OpAmp verarbeitet ist mir nicht klar.
> @Wolfgang: Dem "Nein" nach scheint es dir klar zu sein, erklär mir das
> bitte

Wenn du einen Rail-to-Rail OP verwendest und dafür sorgst, dass 
invertierender und nicht invertierender Eingang bei 2,5V arbeiten, lebt 
der OP wunderbar mit unipolarer Versorgung.

Wenn es, wie du sagst, Digitalsignale sind, kannst du die einfach direkt 
über einen Widerstand an den Eingang deiner 5V-Schaltung legen und die 
Amplitude über Dioden nach Gnd und VCC begrenzen. Zur Regenerierung der 
Flanken wäre ein Schmitt-Trigger die Methode der Wahl.
#3275132
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@ Michael S1. (msb)

>Es sind Digitalsignale mit bis zu 2 MHz, die möglichst unverfälscht
>durch die Schaltung gehen sollte. Dahinter ist ein Programmierbarer
>Schmitt Trigger, der auf 0..5V basiert.

Digitalsignale mit +/-10V und 2MHz? Hmmm?

>Das ein Spannungsteiler im Spiel ist,  ist mir klar, aber kriegt man die
>neg. Spannung mit einem nur mit 5V betriebenen OpAmp verarbeitet?

Lies mal den Artikel Spannungsteiler.
#3275148
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Hier mal zwei mögliche Schaltungen.

.asc ist der Schaltplan für das kostenlose Simulationsprogramm LTspice. 
Ich hoffe mal du kennst dieses Programm. Wenn nicht, dann lade es dir 
von wwww.linear.com herunter.
.plt ist das Plot-setting.

Tipp: Es kommt nur auf das Verhältnis der Widerstände an.

PS: Natürlich sollten die Dateien Pegelwandler.* heißen.
Angehängte Dateien:
OP #3275227
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Danke für die zahlreichen Hinweise.

Die 3 Widerstands Spannungsteiler sehen verblüffend einfach aus, muss 
mal sehen wie man da Differenzsignale verarbeitet und ob der wohl recht 
niedrige Eingangswiderstand akzeptabel ist.

Gut gefallen tut mir auch der INA159 aus dem anderen Thread. Bin 
allerdings nicht sicher ob er schnell genug ist. Bei +/-3V brauche ich 
2MHz, bei +/-10V ungefähr 500KHz.

Ja LTSpice benutzen wir auch.
Ich selbst bin allerdings nicht der Analog Guru und kenne es nur 
prinzipiell.
#3275357
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@Michael S1. (msb)

>Die 3 Widerstands Spannungsteiler sehen verblüffend einfach aus, muss
>mal sehen wie man da Differenzsignale verarbeitet und ob der wohl recht
>niedrige Eingangswiderstand akzeptabel ist.

Sag doch einfach, was du WIRKLICH machen willst. Siehe Netiquette.
Es klingt eher so, als ob die krampfhaft einen differentiellen Receiver 
ala MAX485 einsparen willst. Mein Tipp: Lass es und nimm den IC.

>Gut gefallen tut mir auch der INA159 aus dem anderen Thread. Bin
>allerdings nicht sicher ob er schnell genug ist. Bei +/-3V brauche ich
>2MHz, bei +/-10V ungefähr 500KHz.

Für Digitalsignale nimmt man keine linearen Differenzverstärker. Ebenso 
sind bei Digitalsignalen die Eingangswiderstände eher unkritisch, weil 
die digitalen Ausgänge genügend Strom bringen.
OP #3275887
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Es soll ein Universaleingang sein für RS485, RS232, CAN, LIN und 
Steuersignale, wobei ein nachgeschalteter programmierbarer Schmitt 
Trigger die jeweils richtigen Schaltschwellen erzeugt.

Kann mir jemand sagen wie der Spannungsteiler für Differenzsignale 
aussieht? Einfach einen Eingang auf Masse erscheint mir nicht als so 
gute Idee.
#3275970
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@Michael S1. (msb)

>Es soll ein Universaleingang sein für RS485, RS232, CAN, LIN und
>Steuersignale, wobei ein nachgeschalteter programmierbarer Schmitt
>Trigger die jeweils richtigen Schaltschwellen erzeugt.

Das hatten wir doch schon mal vor einiger Zeit.
Mein Tipp ist immer noch. Differenzverstärker,so wie sie auch für 
Oszilloskope genutzt werden. Klar, der ist dann linear.
OP #3276366
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@Wolfgang: ja nur zum Zuhören und Mitprotokollieren, halt mit 
einstellbarer Schnittstelle.

@Falk: Du hast recht, ich bin immer noch auf der Suche nach der 
optimalen Lösung. Der einstellbare Schmitt Trigger ist inzwischen klar, 
nur eine gute aber simple Eingangsbeschaltung die möglichst mit 5V 
auskommt fehlt mir noch. Von der ursprünglich geplanten galvanischen 
Trennung hab ich inzwischen Abstand genommen. Ich werde nur Schutzdioden 
vorsehen.

So ein Mehrwiderstands-Spannungsteiler, soweit das für Differenzsignale 
geht wäre schon gut.

Sonst wäre ein Chip wie der INA159 denkbar, jedoch hab ich noch nicht 
geprüft ob ein 2MHz Digitalsignal da sauber genug durchgeht.
#3276372
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Michael S1. schrieb:
> Sonst wäre ein Chip wie der INA159 denkbar, jedoch hab ich noch nicht
> geprüft ob ein 2MHz Digitalsignal da sauber genug durchgeht.

Wohl eher nicht:

WIDE BANDWIDTH: 1.5MHz
HIGH SLEW RATE: 15V/µs

Es ist sogar die Frage, ob überhaupt was durchgeht, und schon garnicht, 
ob sauber genug.

Da wirst Du wohl was in der Kategorie "Video Op Amp" brauchen.

Gruß Dietrich
OP #3283728
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Wenn Du schon so herablassend über mich herziehst, dann zeig uns allen 
doch mal ob Du
a) die Aufgabenstellung verstanden hast
b) die Aufgabe lösen kannst
Aber vielleicht ist hinter Deinem Gemotze nur heisse Luft

Ich habe das Prinzip der 3xR Spannungsteiler schon verstanden, nur nicht 
wie man das auf einen differenziellen Eingang umsetzt.
Gast #3285110
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Hört sich erst einfacher an, als es nachher ist, aber die Darlegung der 
Aufgabenstellung war hilfreich.

Eine unipolar versorgte Schaltung wird wegen der Widerstände am Eingang 
immer ein bisschen Strom vom Mess-Signal fordern, abhängig vom Pegel. 
Das sollte so wenig sein, dass der Prüfling nicht gestört wird.

Das mit dem INA159 kommt schon ganz gut hin, vielleicht kann man so was 
mit einem schnellen 5V Rail-to-Rail OPAmp und diskreten Widerständen 
nachbauen.
(Dimensionierung etwa wie Datenblatt INA159, Table 2, oberste Zeile)

Eventuell schaltet man bei hohen Widerständen (1Meg Ohm?) noch 
Kondensatoren (einige pF?) parallel, um schnell genug zu bleiben. Die 
Eingänge von Oszilloskopen haben z.B. auch solche kapazitiv 
kompensierten Teiler.

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