Negative Spannungen ausschließen?

[Peter Schwarzer (Gast)]

Hallo zusammen,

ich habe mir einen einfachen Lock-In-Verstärker gebaut, siehe Zeichnung. 
Am Ausgang (Punkt C) hängt noch ein Spannungsfolger und an dessen 
Ausgang ein AD-Wandler (LTC1865).

Ich habe nun folgendes Problem: Wenn ich die Brücke abgleiche, kann es 
passieren, dass die Brückenausgangsspannung in Bezug auf die 
AC-Erregungsspannung um 90 Grad Phasenverschoben ist (bzw. negativ ist, 
wenn die Errergerspannung positiv ist und umgekehrt, es ist eigentlich 
keine echte Phasenverschiebung). Bei korrektem Abgleich passiert das 
nicht, man muss halt zusehen, dann man beim Drehen am Poti auf der 
richtigen Seite des Nullpunktes landet.

Falls jedoch vor dem korrekten Abgleich diese Phasenverschiebung 
auftritt, hat das zur Folge dass der AD630 nicht mehr korrekt 
demodulieren kann und statt einer Gleichrichtung hin zu positiven 
Halbwellen nunmehr negative Halbwellen erzeugt. Das bedeutet, dass ich 
am Ausgang C durchaus negative Spannungen erhalten kann. Weil die 
gesamte Verstärkung mit +-15V läuft, ist auch die Ausgangsspannung vor 
dem TP (Punkt B) maximal so groß.

Dummerweise kann mein AD-Wandler nicht so große Eingangsspannungen ab 
(min. -0,05V, max.Vcc+0,05V). Vcc sind hier 5V. Die maximale 
Eingangsspannung ist nicht das Problem, da verliere ich eh genug über 
den TP bzw. kann da zur Not noch über einen Spannungsteiler etwas 
erreichen, sodass ich an Punkt C maximal +-5 V erhalte, egal was vorher 
passiert) Was mir Sorgen macht, ist die minimale Grenze. Wie kriege ich 
möglichst elegant die negativen Spannungen weg? Den OP des 
Spannungsfolgers nur mit 0..5 V betreiben hilft nicht wirklich, weil mir 
der sonst durchgeht (zumindest mein RC4558, gibts vielleicht welche, die 
das abkönnten?). Eine Diode mit ihren typischerweise 0,6 V 
Durchlassspannung reicht auch nicht (zumal ich da Bedenken wegen des 
Rauschens hätte).

Im Moment behelfe ich mir so, dass ich die Leitung zum ADC erst 
verbinde, wenn die Brücken alle korrekt abgeglichen sind und ich sicher 
sein kann, dass keine negativen Spannungen bei dem Teil ankommen. 
Gefällt mir aber nicht wirklich, weil beim Nachjustieren der Brücken 
wieder alles kaputt gehen kann, falls man auf die falsche Seite des 
Nulldurchgangs kommt.

Habt ihr Ideen?

Gruß
Peter

[M. K. (sylaina)]

Peter Schwarzer schrieb:
> Eine Diode mit ihren typischerweise 0,6 V
> Durchlassspannung reicht auch nicht (zumal ich da Bedenken wegen des
> Rauschens hätte).

Schottkey-Diode benutzen, die hat typischer Weise eine noch kleinere 
Flussspannung.

[Helge A. (besupreme)]

Geht dein ADC wirklich schon bei kleinsten negativen Spannungen und 
Strömen kaputt?

Reicht es nicht aus, nach dem ersten Tiefpaß eine Schutzdiode 
einzubauen? Dann wäre der ADC-Eingangsstrom auf <75uA begrenzt.

[Jonas B. (jibi)]

Spannungsteiler aus 3 Widerständen...siehe 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Spannungsteiler

GRuß Jonas

[Klaus R. (klara)]

Hallo,
ich bin vor kurzem auf die BAT60A gestossen.

Silicon Schottky Diode
• High current rectifier Schottky diode with
extreme low VF drop (typ. 0.12V at IF = 10mA)
• For power supply applications
• For clamping and protection in low voltage
applications
• For detection and step-up-conversion

Gibt es sogar bei Conrad. Preis 0,15€
http://www.conrad.de/ce/de/product/154027/Schottky-Diode-Infineon-Technologies-BAT60A-Gehaeuseart-SOD-323-IF-3-A?queryFromSuggest=true

Bei kleineren Strömen als die angegebenen 10mA wird VF auch noch kleiner 
als 0,12V. Siehe Datenblatt.

mfg klaus

[Peter Schwarzer (Gast)]

Moin zusammen,

ich glaube, ich komm um die Diode nicht herum. Die BAT60A klingt ja 
schonmal nicht verkehrt. Wenn ich die vor den TP hänge, wir das 
Ausgangssignal ja nochmal etwas kleiner als die 0,12 V. Muss dann zwar 
ein bisschen mit der geringen Sperrspannung von 10 V aufpassen, aber das 
müsste schon passen.

Die Sache mit dem Spannungsteiler mit den 3 Widerständen gefällt mir 
nicht so recht weil ich damit ja nur die -15..+15 V auf 0..5 V 
projeziere. Weil es ja wie gesagt nur dem Schutz des ADC dienen soll 
vergebe ich damit ja die Hälfte des Messbereichs.

Gruß
Peter

[Jonas B. (jibi)]

>Weil es ja wie gesagt nur dem Schutz des ADC dienen soll
>vergebe ich damit ja die Hälfte des Messbereichs.

>Gruß
>Peter

Die Formel erlaubt auch einen Spannungsbereich von +/- 5V, aber du hast 
sie ja gar nicht angeschaut bzw. versucht zu verstehen.

GRuß Jonas

[Peter Schwarzer (Gast)]

Hallo Jonas,

doch, ich habe mir die Lösung sehr wohl angeschaut. Ich danke dir auch 
herzlich für den Vorschlag, die Lösung werde ich sicherlich irgendwann 
mal brauchen. Aber so wie ich das verstanden habe, skaliert die 
Schaltung einen Eingangsspannungsbereich auf einen 
Ausgangspannungsbereich. Gegenüber einem einfachen Spannungsteiler mit 
zwei Widerständen, bei dem U_Aus irgendwo zwischen U_Ein und Gnd landet, 
kann hier U_Aus zwischen irgendwas und irgendwas eingestellt werden, 
solange es sich in bestimmten, durch U_Ein und Vcc definierte Grenzen 
bewegt.

Im Normalbetrieb ist bei mir U_Ein 0..+5 V. Nur wenn die Brücke nicht 
ordentlich abgeglichen ist, kann es passieren, dass die Spannung 
irgendwo zwischen -15 V und +5 V liegt. Skaliere ich mir nun diesen 
Eingangsspannungsbereich auf meinen gewünschten Ausgangsspannungsbereich 
von 0..5 V, gehen mir 3/4 vom Messbereich des ADC (0..5V) flöten (im 
Normalbetrieb). Wie groß eine eventuell vorhandene negative Spannung am 
Eingang des ADC ist, ist mir herzlich egal, da kommt eh nur Mist an, die 
will ich gar nicht messen, sondern einfach nur zum Schutz des ADC 
loswerden.


Gruß
Peter