mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Analogsignal galvanisch trennen


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
Autor: Chris S. (chris606)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Zusammen,

ich stehe vor einem Problem.
Ich habe einen Pic der eine Messaufgabe erfüllt.
Das Messsignal soll nun per SPI an einen DAC mit 12bit übertragen 
werden.
Soweit sogut.
Im Endergebnis bräuchte ich allerdings ein analoges Ausgangssignal von 0 
bis -50mV das am besten noch galvanisch vom Rest der Schaltung getrennt 
ist.

Nun wäre ja ein Ansatz, ich generiere ein 0-5V Analogsignal vom DAC, 
dann gehe ich auf einen invertierenden OP mit einem Gain von 1/100.
D.h. allerdings ich müsste mir erst mal einen negative 
Spannungsversorgung generieren, z.B. mit dem 7660 und bin dann aber 
immer noch nicht galvanisch getrennt. Vermutlich wird der 7660 auch 
seine Taktung im Ausgangssignal als Störung hinterlassen.

Ein anderer Ansatz wäre ein IL300 Optokoppler zu verwenden, dann 
bräuchte ich allerdings auch wieder eine galvanisch getrennte 
Spannungsversorgung für den Optokoppler.

Das 0 bis -50mV Signal sollte schon so sauber wie möglich sein da es im 
Anschluß auf einen hochohmigen Eingang geht.

Hat jemand eine bessere Idee, oder was mein Ihr welcher Ansatz der 
bessere ist?

Gruß
Christian

Autor: Hauke Haien (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
SPI galvanisch trennen, DAC getrennt versorgen.
Guck mal nach ADUMxxx die sollten das können.

Autor: Bauform B. (bauformb)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mit SPI gehen auch Optokoppler, die erzeugen keine zusätzlichen 
Störungen. Für die getrennte Stromversorgung gibt es z.B. den LT3439. Da 
man sowieso einen Trafo braucht, gibt's die negative Betriebsspannung 
fast geschenkt.

Autor: Chris S. (chris606)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Was meinst du genau mit:

Bauform B. schrieb:
> Mit SPI gehen auch Optokoppler, die erzeugen keine zusätzlichen
> Störungen.

Autor: Chris S. (chris606)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich hab es jetzt kapiert was du meinst, ich hatte statt Optokoppler 
Operationsverstärker gelesen...

Autor: Chris S. (chris606)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Was spricht gegen diese Lösung mit noch einem kleinen DCDC Wandler?

Autor: georg (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Chris S. schrieb:
> dann
> bräuchte ich allerdings auch wieder eine galvanisch getrennte
> Spannungsversorgung für den Optokoppler.

Die brauchst du bei galvanischer Trennung immer, es sei denn auf der 
Empfängerseite steht dir eine Versorgungsspannung schon zur Verfügung.

Es gibt fertige Lösungen, als IC und als Modul, aber die sind für 
professionellen Einsatz in Messsystemen und kosten richtig Geld. Dafür 
bekommt man auch Genauigkeiten unter 1%.

Georg

Autor: Harald W. (wilhelms)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Chris S. schrieb:

> Was spricht gegen diese Lösung mit noch einem kleinen DCDC Wandler?

Die "digitale" galvanische Trennung ist präziser.

Autor: Michael B. (laberkopp)
Datum:

Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Chris S. schrieb:
> Was spricht gegen diese Lösung mit noch einem kleinen DCDC Wandler?

Ungenauigkeit ? Er will immerhin 12 bit, also 0.025% genau sein.
Braucht zudem eine zweite Stromversorgung für OpAmp am Ausgang.
Da kann man es dann gleich besser bauen, mit dem DAC am isolierten Ende.

Chris S. schrieb:
> Das 0 bis -50mV Signal sollte schon so sauber wie möglich sein da es im
> Anschluß auf einen hochohmigen Eingang geht.

hochohmig ist ja erst mal gut.

Autor: georg (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Michael B. schrieb:
> Er will immerhin 12 bit, also 0.025% genau sein

Da braucht man über eine analoge Trennung garnicht erst nachzudenken. 
Eine digitale Übermittlung über Optokoppler erzeugt keine zusätzlichen 
Fehler, ist eben digital genau, wenn sein muss auch auf 16 bit oder 
mehr.

Georg

Autor: Falk B. (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Michael Bertrandt (laberkopp)

>Ungenauigkeit ? Er will immerhin 12 bit, also 0.025% genau sein.

Noch einer, der

Auflösung und Genauigkeit nicht auseinander halten kann.

Autor: J Zimmermann (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
wie "schnell" muss Dein Analog-Signal sein? Einfach aber "langsam": PWM 
statt DAC generieren und auf Optokoppler geben.
mfg

Autor: Lurchi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ein 0-50 mV Signal an einen hochohmigen Eingang (z.B. 10 M) schafft der 
IL300 auch ohne den extra OP dahinter, allerdings nicht besonders 
schnell.

Sonst ist die Signaltrennung digital einfacher und genauer. D.h. den DAC 
erst hinter dem Optokoppler oder ähnlichem.

Autor: DAVID B. (bastler-david)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Würde so was in frage kommen ?
Ebay-Artikel Nr. 112143869748

Autor: Wolfgang (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Falk B. schrieb:
> Noch einer, der Auflösung und Genauigkeit nicht auseinander halten kann.

Das dürfte in Relation zu den Fehlern der Analog-Isolation ziemlich egal 
sein.

Autor: Chris S. (chris606)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Guten Morgen,

ich werde denke ich mal beide Varianten ausprobieren, IL300 und digitale 
Trennung mit ADUM.
Bei der Bauteilsuche ist mir nun noch was unklar in Bezug auf den ADUM.
Als DAC habe ich mir den MCP4822 ausgesucht und als Koppler den ADUM230.
Nun gibt es da allerdings einen ADUM230D und einen ADUM230E.
Mir ist nicht klar welchen ich hier brauche.
Ist das abhängig von der Clock Polarity CPOL?

Danke für eure Hilfe!

Gruß
Christian

Autor: bla (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
J Zimmermann schrieb:
> wie "schnell" muss Dein Analog-Signal sein? Einfach aber "langsam": PWM
> statt DAC generieren und auf Optokoppler geben.
> mfg

Vorsicht: Optokoppler verzerren gern ein PWM-Signal indem steigende und 
fallende Flanken verschiedene Durchlaufzeiten haben! Das kann man zwar 
durch ein "reclocking" wieder glatt bügeln (z.B. in dem man die Clock 
mit durch den Optokoppler schickt und sekundärseitig ein Flipflop hat 
oder durch einen sekundärseitigen UART, der ein PCM-kodiertes Signal 
auswertet), aber dann ist es auch wieder aufwändiger.

Autor: Chris S. (chris606)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das Signal hat eine maximale Anstiegszeit /(t10-t90) von ca. 30ms.

Gruß
Christian

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Chris S. schrieb:
> Mir ist nicht klar welchen ich hier brauche.
> Ist das abhängig von der Clock Polarity CPOL?

Nein. Die unterscheiden sich nur dadurch, wie du die Bausteine disablen 
kannst um z.B. Strom zu sparen. (Siehe Tabelle 21 bzw. Tabellen 19 und 
20 im Datenblatt).

Du kannst jeden der beiden Bausteine nehmen wenn du auf diese 
Abschalt-Funktion zum Stromsparen keinen Wert legst.

Autor: Chris S. (chris606)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Jetzt muss ich noch mal was fragen...

Ich hatte mir ja den MCP4822 mit interner Referenz herausgesucht.
Da ich ja nun aber digital schon trenne und eine maximale 
Ausgangsspannung von 50mV benötige, wäre es da evtl. sinnvoller gleich 
eine niedrige Referenzspannung zu verwenden?
Oder lasse ich die 2048mV Referenz, gib ein großes Signal aus und breche 
es mit einem Spannungsteiler und einem Impedanzwandler wieder herunter?

Zu beachten wäre noch dass ich keine negative Versorgungsspannung zur 
Verfügung habe.

Bin mir gerade nicht sicher was sinnvoller ist.

Gruß
Christian

: Bearbeitet durch User
Autor: georg (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Chris S. schrieb:
> Das 0 bis -50mV Signal

Chris S. schrieb:
> Zu beachten wäre noch dass ich keine negative Versorgungsspannung zur
> Verfügung habe.

Dann must du wohl oder übel eine erzeugen. Ohne Energie kann man nichts 
ausgeben.

Georg

Autor: Chris S. (chris606)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wie wäre diese Lösung?

Gruß
Christian

Autor: Chris S. (chris606)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
georg schrieb:
> Chris S. schrieb:
>> Das 0 bis -50mV Signal
>
> Chris S. schrieb:
>> Zu beachten wäre noch dass ich keine negative Versorgungsspannung zur
>> Verfügung habe.
>
> Dann must du wohl oder übel eine erzeugen. Ohne Energie kann man nichts
> ausgeben.
>
> Georg

Ich bin doch galvanisch getrennt und kann somit verpolen...

Autor: Zeno (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Chris S. schrieb:
> Zu beachten wäre noch dass ich keine negative Versorgungsspannung zur
> Verfügung habe.

In Deinem ersten Post hattest Du geschrieben -50mV - wie soll das ohne 
negative Versorgungsspannung gehen?

Autor: Chris S. (chris606)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dank galvanischer Trennung sind +50mV auch ok, ich werde dann umpolen.

Gruß
Christian

Autor: J Zimmermann (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
bla:
> Vorsicht: Optokoppler verzerren gern ...

Richtig - aber deshalb meine Frage nach der benötigten speed. Ich hab 
das mal vor Jahren gemacht (isloiertes BIAS für ein STM) als DACs noch 
teuer waren. OK-out auf ein CMOS-Gatter-in, dessen VCC war eine Referenz 
LM399, RC am Gatter-out. Bin um diese typische "Zeit-Verschmierung" 
durch OK zu vermeiden mit grösserer Auflösung als benötigt. 
"rein-gegangen".

mfg

Autor: Chris S. (chris606)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
wie gesagt, ich hab eine minimale Anstiegszeit von ca. 30ms t10-t90

: Bearbeitet durch User
Autor: Joachim B. (jar)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Chris S. schrieb:
> Ich habe einen Pic der eine Messaufgabe erfüllt.
> Das Messsignal soll nun per SPI an einen DAC mit 12bit übertragen
> werden.
> Soweit sogut.
> Im Endergebnis bräuchte ich allerdings ein analoges Ausgangssignal von 0
> bis -50mV das am besten noch galvanisch vom Rest der Schaltung getrennt
> ist.

dann versorge deine Messschaltung PIC+ADC galvanisch getrennt mit einem 
SIM1 und takte das Signal per SPI aus dem PIC über Optokoppler zum DAC 
der an einer anderen Versorgung hängt.

Beitrag #5409773 wurde von einem Moderator gelöscht.
Autor: Kevin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn du analoge Signale galvanisch trennen willst, ist ein einzelner 
Optokoppler ansich zu unlinear. Mit der Rückkopplung eines 2. 
baugleichen kann das aber schon wieder etwas grader gebogen werden. Da 
gibt es aber ICs, die das besser können: ISO124 und AMC1311. Wenn du 
eine PWM galvanisch trennen möchtest, würde ich anstelle eines 
Optokopplers einen digitalen Isolator nehmen. Viele von denen können 
>100 MHz, daher ist bei einer PWM auch die Genauigkeit der Flanken nach 
der Trennung noch gegeben.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.