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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Frage zum Level-shiften mit einem OPV


Autor: moin (Gast)
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Hallo,
ich habe einige Fragen zu OPVs:

Kann ich ein Signal von +/-10V nach 0-5V level-shiften, indem ich einen
einfachen invertierenden Verstärker mit einem Gain von 0,2 aufbaue? Ist
der OPV dann überhaupt noch stabil (wg. Gain kleiner 1)?
+/-10V ----- 2k Ohm ----- 500 Ohm ----|
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                       | OPV |--------|---- Ausgang 0-5V
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                     |-|-----|
                     |
      Ref +2V
Darf ich an den Eingang mit der Referenzspannung von 2V einen dicken
Kondensator schalten (1uF Keramik) ohne irgendwelche Eigenschaften des
OPV zu verschlechtern?

Frage zu Puffer-OPVs:
Darf ich zur weiteren Entrauschung (z.B der Referenzspannungsquelle)an
den Ausgang eines OPVs (Spannungsfolger) einen Kondesator (1uF) oder
ein RC-Glied (30 Ohm 1uF) schalten? Störe ich die Regeleigenschaften
des OPVs?

Vielen Dank für eure Antworten
Euer moin

Autor: crazy horse (Gast)
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"Kann ich ein Signal von +/-10V nach 0-5V level-shiften, indem ich
einen
einfachen invertierenden Verstärker mit einem Gain von 0,2 aufbaue?
Ist
der OPV dann überhaupt noch stabil (wg. Gain kleiner 1)?"

Normalerweise nicht, es sind nicht mal alle bis V=1 stabil.
Gibt aber sicher Spezialtypen, die das können.

+/-10V ----- 2k Ohm ----- 500 Ohm ----|
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      Ref +2V

"Darf ich an den Eingang mit der Referenzspannung von 2V einen dicken
Kondensator schalten (1uF Keramik) ohne irgendwelche Eigenschaften des
OPV zu verschlechtern?"

Das sollte dem OP angenehm sein :-)

"Frage zu Puffer-OPVs:
Darf ich zur weiteren Entrauschung (z.B der Referenzspannungsquelle)an
den Ausgang eines OPVs (Spannungsfolger) einen Kondesator (1uF) oder
ein RC-Glied (30 Ohm 1uF) schalten? Störe ich die Regeleigenschaften
des OPVs?"

Das stört und kann leicht zum Schwingen führen. Besser ist es, dieses
am Eingang zu tun.

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Entrauschung:
... das meint Burr-Brown zu dem Thema.

Autor: moin (Gast)
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Kann ich meine Probleme mit dem Level-Shift lösen, indem ich zuerst
einen Spannungsfolger nehme, dann einen Spannungsteiler (3k Ohm und
1kOhm) dann wieder einen Spannungsfolger um dann mit dem invertieren
OPV (Gain 1) den Level anzuheben, indem der eine Anschluss auf 2 V
liegt?
Da wird dann ja ein IC Grab ;)

Autor: Gehard Gunzelmann (Gast)
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So sollte das funktionieren. OP-Versorgung für Rail-to-Rail OP:
+-%volt.

Gruß
Gerhard

Autor: moin (Gast)
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@Gerhard
Wie erzeuge ich eine genaue negative Referenzspannung?
Muss ich eine Referenzspannungsquelle nehmen und einen invertierenden
OPV mit Gain -1 nachschalten?

Autor: Gehard Gunzelmann (Gast)
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Nachdem du sowieso -5 Volt brauchst, kannst Du z.B. eine 2,5
Volt-ref-Diode nehmen. Wenn du dir das geld sparen willst und einen OP
übrig hast geht das natürlich auch so, daß du - vorrausgesetzt daß
deine -5 Volt genau sind -  diese halbierst und auf den OP - Pluseigang
legst, und den Minus-eingang mit dem Ausgang verbindest. Damit hast Du
auch eine -2,5 Volt ref.

Gerhard

Autor: moin (Gast)
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@Gerhard
Wahrscheinlich habe ich dich nicht richtig verstanden:
Ich habe +12V +5V und -12 V zur Verfügung. Die Spannungen sind für mich
nicht genau genug, um von ihnen eine Referenzspanungs direkt ableiten zu
können. Wie kann ich mit einer Referenzdiode oder einem Referenz-IC eine
negative Ref-Spannuung erzeugen?

Geht das?       ---- Gnd
                 |
            Ref-Diode 2,5V
                 |
                 |-- Referenzpunkt -2,5V
                 |
               ------ -12 V

Autor: crazy horse (Gast)
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noch einfacher wird das ganze, wenn du statt einer
Referenzspannungsquelle eine Stromquelle nimmst. Einfacher Addierer,
neg. Strom (also Stromquelle von -12V) in den Summationspunkt
einspeisen. Du redest zwar immer von "nicht genau genug" - wie genau
brauchst du es denn. Und es gibt verschiedene Genauigkeiten. Kurz- und
Langzeitdrift, Temperatureinfluss, Betriebsspannungseinfluss  und noch
ein paar mehr. Alles kann man fast bis auf 0 kompensieren - der Aufwand
steigt aber sehr schnell für jede weitere Verbesserung.

Autor: Gehard Gunzelmann (Gast)
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Jo, siehe Anhang - ich denke, so hast Du das gemeint.

Gerhard

Autor: moin (Gast)
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Meine Grundidee war ja sehr einfach - aber wohl nicht praktikabel - da
nach 'crazy horse' die Schaltung nicht stabil sein kann.

Ich habe einen 500kSPS A/D-Wandler mit 16-Bit und einem 0-5V Eingang.
Ich möchte ein +-10V Signal messen können. Hierbei brauche ich
eigentlich nicht die maximale Bandbreite und auch nicht die vollen 16
Bit. Ich gehe aber davon aus, dass sich durch die Schaltung und mein
Layout die Genauigkeit verringern. Jetzt möchte ich sehen, was ich mit
relativ einfachen Mitteln aus meiner Schaltung herausholen kann und wo
dann die Grenzen sind, ohne dass ich Widerstände mit 0,01% Toleranzen
usw verwenden muss.
Wenn ich ehrlich zu mir bin, spielt natürlich auch die Neugierde eine
Rolle.  ;;)
Die Temperaturänderungen entsprechen den normalen Schwankungen in einem
Zimmer.

Was meint ihr zu dem Vorschlag von Gerhard?

Gruß moin

Autor: Gehard Gunzelmann (Gast)
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Ooops, habe gerade noch gesehen, daß der Eingangsspannungsteiler nicht
4:1 sein muß sondern 8:1.

Sorry
gerhard

Autor: Gehard Gunzelmann (Gast)
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@moin:
Noch was, irgend wie penn ich heute: Deine Schaltung oben geht
grundsätzlich schon, aber: das Problem sehe ich dabei am
Eingangswiderstand. Der invertierende Verstärker sieht nicht nur den
Widerstand R1 (in meinem Anhang) sondern auch den
generator-Innenwiderstand. das kann erhebliche fehler des Verstärkers
verursachen. Du müßtest einen Spannungsfolger-OP vor deinen Inverter
schalten um diesen fehler zu eliminieren.

Gerhard

Autor: moin (Gast)
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@Gerhard
Bitte frage deine mails ab.   Danke

Autor: andi (Gast)
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@moin
deine Schaltung funktioniert. Bei der Stabilität ist die Verstärkung
vom nichtinverierendem Eingang aus gesehen wichtig. In deinem Fall also
1,25 und damit größer eins.
Du solltest wie Gerhard schon geschrieben hat einen Spannungsfolger
vorschalten. Die Widerstände etwas größer nehmen z.B. 12k / 3k.
Zur Rauschunterdrückung parallel zum 3k-R  180pF schalten, vor den
Spannungsfolger ein RC-Tiefpass 3KOhm/180pF und am Ausgang noch ein
RC-Tiefpass 56Ohm/10nF.

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