Hallo Community, ich habe folgendes Problem: Es existiert ein Signal 0,1V...1,75V. Dieses Signal soll auf einen AD-Wandler gegeben werden. Hierbei muss das Signal mit einem Offset beaufschlagt werden und um den Faktor 2,3 verstärkt werden. Der Offset soll dabei statisch sein und nicht mitverstärkt werden. Mein Plan: (0,1V *2,3) + 0,4V --> 0,66V (1,75V * 2,3) + 0,4V --> 4,425V Ich möchte das ganze mit einem Nichtinvertierendem OPV machen, möglichst Single Supply. Das hier: http://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Nichtinvertierender_Verst.C3.A4rker_mit_Offset habe ich schon probiert. Leider hats nicht hingehauen. Das Signal war danach nicht mit dem Offset beaufschlagt. Muss man da was bei den Widerstandsverhältnissen beachten? Weiterhin habe ich die Möglichkeit gefunden, dass ganze mit zwei nichtinvertierenden Verstärkern zu machen. Der erste verstärkt, der zweite arbeitet als Addierer. Auch das hat nicht so ganz geklappt. Die 0,4V habe ich dabei aus einem Spannungsteiler (100k / 8k6 @ 5V) über 20k an den Addierer gelegt. Das verstärkte Signal habe ich genauso über 20k an den Addierer gelegt (Rückkopplung 20k). Offsetstromkompensation mit 10k an + gegen GND. Fallen euch sonst noch irgendwelche Möglichkeiten ein, oder gibt es Bausteine, die einen einstellbaren Offset + Verstärkung integriert haben? Danke euch!
Ein Addierer würde doch für einen festen Offset gehen. Für die Verstärkung mit 2,3 einen weiteren OP. Ob das im Addierer auch direkt geht, weiß ich jetzt so direkt nicht.
Häsch Define schrieb: > Ein Addierer würde doch für einen festen Offset gehen. Für die > Verstärkung mit 2,3 einen weiteren OP. Ob das im Addierer auch direkt > geht, weiß ich jetzt so direkt nicht. klar geht das im addierer, allerdings invertiert der auch das ausgangssignal was bei single supply wieder nervt. grundsätzlich einfach inv. verstärker, verstärkungsverhältnis stellt sich über das verhältnis Rein zu Rfeedback ein, der offset kann auf die selbe weise über einen vorwiederstand zur betriebsspannung erzeugt werden
Da brauchst du jetzt nur noch eine stabile Quelle für den Offset. Die Schaltung ist dann ganz einfach 1 Opamp plus 5 Widerstände (3 Widerstände am +Eingang, 2 für den -Eingang). Hast du eine genaue/stabile (Referenz-)Spannung?
Steffen schrieb: > Ich möchte das ganze mit einem Nichtinvertierendem OPV machen, möglichst > Single Supply. Das hier: > > http://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Nichtinvertierender_Verst.C3.A4rker_mit_Offset Da R1 vom invertierenden Eingang nach VCC (positiv) geht, ist bei dieser Schaltung der Offset negativ, also nicht das, was du möchtest. Alternative 1: Du verbindest R1 mit einer negativen Spannung. Die hast du aber wahrscheinlich nicht, weil du etwas von "Single Supply" schreibst. Alternative 2: Du lässt R1 vom nichtinvertierenden Eingang nach VCC gehen. Damit er eine Wirkung hat, muss zwischen UE und dem nichtinvertierenden Eingang ebenfalls ein Widerstand liegen. Du hast damit also einen Spannungsteiler von UE nach VCC, der das Eingangssignal nach oben zieht, aber gleichzeitig dessen Amplitide abschwächt. Diese Abschwächung musst du durch eine entsprechend höhere Verstärkung (gegeben durch R2 und R3) ausgleichen. Nachteil bei dieser Schaltung ist der geringere Eingangswiderstand. Falls das stört, musst du einen zweiten Opamp als Spannungsfolger vorschalten.
Angehängte Dateien:
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ampl1.GIF
52 KB
Helmut S. schrieb: > Da brauchst du jetzt nur noch eine stabile Quelle für den Offset. Die > Schaltung ist dann ganz einfach 1 Opamp plus 5 Widerstände (3 > Widerstände am +Eingang, 2 für den -Eingang). > Hast du eine genaue/stabile (Referenz-)Spannung? So sieht das dann aus. Du kannst mit LTspice ja mal andere Werte probieren. Einfach die angehängte Datei mit LTspice öffnen und los gehts. Für die reale Schaltung musst du einen Single-Supply Opamp mit Rail-to-Rail Ausgang nehmen.
Danke dir! Das hätte nicht sein müssen ;) Habs mittlerweile fast genauso umgesetzt wie du.
Noch besser passt die Schaltung zu deinen Vorgaben, wenn man in meiner
vorherigen Schaltung R3=24k und R5=15k wählt.
> Danke dir! Das hätte nicht sein müssen ;)
Ich male halt gern Schaltpläne (mit LTspice). -:)
Hallo Helmut, kannst du mir evtl. noch verraten, wie du das ganze berechnest. Ich habe R2 durch 13k ersetzt. Eigentlich sollte das dann eine Verstärkung von 2,3 ergeben. Tuts aber leider nicht. Spielt der Rest jetzt in die Verstärkung mit rein?
mir ist zwar nicht klar wozu du den Offset benötigst aber ich frage mich natürlich ob man nicht einfach die VREF des ADC so einstellen kann damit dein Messbereich stimmt. Dann könntest du die OPV Geschichte einsparen. Gruss Klaus
Wenn du als ADC einen µC einsetzt oder einen externen ADC haben die meistens Einstellungen für positive und negative Referenzspannungen. Eventuell ist es am einfachsten und auch am stabilsten, wenn du als negative Referenzspannung nicht GND sondern eben deine Offsetspg benutzt.
hallo Stefan, Das habe ich schon probiert (virtuelle Masse). Leider hebt und senkt sich die Masse dann mit den Störungen auf der Platine. Zu der Idee Ref.Spannungeinstellung. Ich muss eine ganze Reihe von Sensoren auswerten, jeder mit anderem Spannungsbereich. Für den AD-Wandler lässt sich allerdings nur eine Ref-Spannung vorgeben. Daher ist der Weg über den OPV unumgänglich
wenn sich deine MAsse merkbar messbar hebt und senkt, dann hast du das auf allen deinen Messsignalen drauf egal ob du eine virtuelle Masse baust oder nicht. Das ist natürlich eine komplett neue Baustelle oder Thema getrennte analog und digitale Masse und Sternpunkt usw. ist jetzt auch nicht superkomplex, aber wenn dein PCB natürlich schon fertig ist schon ein Aufwand und Wartezeit da was neues zu designen.
Steffen schrieb: > Spannungsteiler an GND um den auf 0,4V anzuheben Ha Ha Ha Ha .... (smile) Hast du mal drüber nachgedacht das Ganze niederohmig auszulegen ? z.B. OPV als Impedanzwandler mit dem Spannungsteiler am Eingang ? schau mal hier rein : http://www.edn.com/design/analog/4347861/Demystifying-single-supply-op-amp-design oder google nach "Rail Splitter". Dann könnte ich dir noch den LT1635 ans Herz legen. Der hat ne interne Referenz von 0,2V und einen OPV an Bord. Mit Gain = 2 bist du stabil bei 0,4V. Ich hoffe das hilft dir. Gruss Klaus de Lisson
Steffen schrieb: > Hallo Helmut, > > kannst du mir evtl. noch verraten, wie du das ganze berechnest. Ich > habe R2 durch 13k ersetzt. Eigentlich sollte das dann eine Verstärkung > von 2,3 ergeben. Tuts aber leider nicht. Spielt der Rest jetzt in die > Verstärkung mit rein? R1 vorgeben, z. B. 10kOhm Verstärkung (1+R5/R4) vorgeben, z. B. 2,5 (R5=15k, R4=10k) Ua = Ue*(R2||R3)/(R1+(R2||R3)) +5V*(R1||R3)/(R2+(R1||R3)) Davon zwei Gleichungen machen: Ua1 = Ue1*(R2||R3)/(R1+(R2||R3)) +5V*(R1||R3)/(R2+(R1||R3)) Ua2 = Ue1*(R2||R3)/(R1+(R2||R3)) +5V*(R1||R3)/(R2+(R1||R3)) Das nach R2 und R3 auflösen.
@alle, das Problem ist mittlerweile gelöst. @Klaus Ich habe ein neues Problem, in dem ich den LT1635 wunderbar verwenden kann ;) Mir ist nur noch nicht so ganz klar, wie das zu beschalten ist. Also klar ist mir die Grundbeschaltung (zur Verstärkung, nichtinvert.) Aber wie genau jetzt die Pins PRefB und PrefOut beschaltet werden müssen, damit das funktioniert ist mir nicht klar...
Angehängte Dateien:
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Zwischenablage-1.jpg
160 KB
Also sagen wir beispielsweise: Ue = 0...1V dann soll der Ausgang mit V=2 Ua = 0,4 ... 2,4 sein...
Angehängte Dateien:
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ampl_LT1635.GIF
50 KB
Hallo Steffen, das erstellen der Formel für R2 und R3 war doch aufwendiger als ich dachte, aber ich bin da hartnäckig. Ue1=0 Ua1=0.4 Ue2=1 Ua2=2.4 R1=10k v=4 Uref=0.2 R5 = (v-1)*R4 R2 = R1*Uref*(Ua1-Ua2)/(Ua2*Ue1-Ua1*Ue2) R3 = Ua1*R1*R2/(v*Ue1*R2+v*Uref*R1-Ua1*R1-Ua1*R2) Mir scheint die Referenzquelle kann nur Strom "sourcen". Ob das auch in der Realität so ist weiß ich nicht. Deshalb habe ich den 1kOhm Widerstand nach Masse eingebaut. Wenn man die Verstärkung v und die Referenzspannung Uref geschickt wählt, dann wird R3 unendlich, also nicht benötigt. Siehe in meinem Beispiel. Gruß Helmut
Hallo Helmut, habe ich auch gemerkt. Nachdem ich mich drei mal verrechnet (naja vertan beim umstellen) hab, bin ich in die Hochschule gefahren und hab das von Wolfram Mathematica erledigen lassen. Der LT1635 fällt leider aus, da ich einen Tempbereich von -40...105degC brauche :(
PS.: Danke dir nochmal. Habe das Problem aber gestern Abend noch lösen können ;)
> Der LT1635 fällt leider aus ...
Die Formeln die ich angegeben habe gelten für jede Art der Erzeugung der
Referenzspannung, egal ob von dem gleichen IC, einem extra IC oder der
geregelten Versorgungsspannung. Der Vorteil dieser Schaltung ist es,
dass man keine negative Versorgungsspannung benötigt.
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