Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Differenzverstärker vor ADC Machbarkeit/Empfehlung


von Daniel P. (nosi001)


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Hallo zusammen,

ich versuche gerade ein Analoges Signal mit einem Arduino Due 
abzutasten(max 3,3V) mit anschließender FFT um die Frequenzanteile zu 
bestimmen. Das Eingangssignal hat allerdings eine geringe Auflösung, die 
ich vergrößern möchte.

Das Eingangssignal(Ue2): 1,65V +-0,2V (f=0-10kHz)
gewünschtes Ausgangssignal(Ua) 1,65V+-1,1V (f=0-10kHz)
Verfügbare Spannungsversorgung: 0-12V(lieber 5,5V)
R1=R3; R2=R4
Ue1 = 1,35V
R2/R1 = 5,5

Allerdings habe ich noch keine Erfahrungen mit realen OPs. Ist die 
Aufgabe Prinzipiell mit einer solchen Differenzenverstärkerschaltung 
machbar oder treten irgendwelche Verzerrungen etc. am Signal auf?
Auch ist mir nicht klar, welcher Op dafür geeignet ist, bei der Masse an 
verschiedenen.

Schöne Grüße
Daniel

von THOR (Gast)


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Daniel P. schrieb:
> Das Eingangssignal hat allerdings eine geringe Auflösung

Geringen Pegel?

Wenn du sagen würdest dass dein Signal bei irgendeiner Frequenz über 0Hz 
anfängt, dann könnte man kapazitiv einkoppeln und sich die ganze 1,65V 
Gleichstromsache sparen.

Wenns wirklich ab 0 Hz losgehen muss:

R3=R4=5kOhm, an Ue2 kommen 3,3V Versorgungsspannung.

Ue1 ist dein Analogsignal. Signalmassen verbinden.

Ua = -Ue1 * R2/R1 wenn ich mich recht erinnere. R2/R1 muss dann also 
1,1V/0,2V sein. 1k und 5k bieten sich an, kann aber auch hochohmiger 
sein. Je nachdem was deine Signalquelle fürn Innenwiderstand hat.

von THOR (Gast)


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Und R3=R4 ist son Knackpunkt weil bei ner Verstärkung von 5,5 jedes 
bischen Abweichung direkt den Arbeitspunkt stark verschiebt. Ich würd da 
ein Abgleichpoti vorsehen.

von Daniel P. (nosi001)


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geringen Pegel meine ich doch ;)

Signal geht zwar ab 0 Hz los, aber ist erst ab 20 Hz interessant. Zum 
Kapazitiven einkoppeln mache ich mich mal schlau

Formel für die Schaltung habe ich angehängt.

von Possetitjel (Gast)


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Daniel P. schrieb:

> Ist die Aufgabe Prinzipiell mit einer solchen
> Differenzenverstärkerschaltung machbar oder treten

Ja - aber warum glaubst Du, einen Differenzverstärker
zu benötigen?

Ein Signal liegt immer nur zwischen zwei Leitungen an,
üblicherweise Masse (GND) und der Signalleitung.

Einen Differenzverstärker benötigst Du, wenn DREI
Leitungen im Spiel sind, nämlich
 - Masse (GND),
 - Signal_1,
 - Signal_2,
und wenn die DIFFERENZ von Signal_1 und Signal_2
weiterverarbeitet werden soll.

Ist das bei Dir der Fall?

> Auch ist mir nicht klar, welcher Op dafür geeignet ist,
> bei der Masse an verschiedenen.

Naja, er sollte für Niederfrequenz (NF, Audio) tauglich sein
(ausreichend hohe Grenzfrequenz, ausreichende Slewrate) und
mit wenig Betriebsspannung auskommen. Ach so, nicht zu starkes
Rauschen kann auch noch wichtig sein.

Audiotauglich sind ziemlich viele OPVs, der TL081 zum Beispiel
oder der NE5534, nur haben die den Nachteil, dass sie schlecht
mit 5V Speisung arbeiten. Der TS912 ist zwar kein Sprinter,
sollte für Deinen Zweck aber funktionieren; der kommt laut
DaBla auch mit 5V Speisung zurecht.

von Wolfgang (Gast)


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THOR schrieb:
> Und R3=R4 ist son Knackpunkt weil bei ner Verstärkung von 5,5 jedes
> bischen Abweichung direkt den Arbeitspunkt stark verschiebt. Ich würd da
> ein Abgleichpoti vorsehen.

Sehe ich nicht so. Für jedes einstellbare Element braucht man auch eine 
Abgleichvorschrift.

Eher braucht man für E2 eine saubere Referenzspannungsquelle. Der 
Bezugspunkt soll ja nicht mit der Versorgungsspannung durch die Gegend 
eiern. Bei zwei gleichen Widerständen aus der selben Charge sind die 
Widerstandswerte allemal besser definiert, als das Verhältnis zweier 
verschiedener Widerstände aus verschiedenen Chargen und zusätzlich einem 
Poti.

von Daniel P. (nosi001)


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Possetitjel schrieb:
> und wenn die DIFFERENZ von Signal_1 und Signal_2
> weiterverarbeitet werden soll.
>
> Ist das bei Dir der Fall?

nicht wirklich. Ich habe halt eine Möglichkeit gesucht, um meinen Pegel 
zu verstärken, aber den Mittelwert bei 1,65 zu lassen. Wenn es da eine 
bessere Möglichkeit gibt, wäre ich daran sehr interessiert :)

Das Refferenzsignal wollte ich mittels Spannungsteiler aus der 
Versorgungsspannung erzeugen.

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