Nun ja, differentiell heisst nicht floating... denn bei floating
bestimmen die Eingangsstroeme die Potentiale. Und wenn das Eine der Zwei
im unzulessigen Bereich ist, war's das.
Also Spanne das Eine, wenn auch nur hochohmig, auf irgendetwas vor. zB
0.2V
Zitronen F. schrieb:> Nun ja, differentiell heisst nicht floating... denn bei floating> bestimmen die Eingangsstroeme die Potentiale. Und wenn das Eine der Zwei> im unzulessigen Bereich ist, war's das.>> Also Spanne das Eine, wenn auch nur hochohmig, auf irgendetwas vor. zB> 0.2V
Danke für deine Antwort, ich kenne mich mit OpAmps nicht so gut aus, was
ist den mit vorspannen gemeint?
Hallo,
gemeint ist, daß die Testspannungsquelle sich nur innerhalb des
erlaubten Arbeitsbereiches der Eingänge befinden darf. Also bringst Du
einen hochohmigen Widerstand von einem Pol der Testspannungsquelle zur
Betriebsspannung. Bestenfalls 470 kOhm von der Mitte der beiden
Spannungsquellen zu GND.
MfG
Die Eingangsspannung benötigt einen Bezug zu GND der Schaltung.
Wenn du jetzt eine diff. Eingangsspannung von 2,2V haben willst, kannst
du beispielsweise an den Eingang "IN+" eine single ended Quelle von
+1,1V nach GND anschließen und an den Eingang "IN-" eine single ended
Quelle von -1,1V nach GND.
Dann hast du eine differenzielle Eingangsspannung von 2,2V, die einen
sauberen Bezug zu GND der Schaltung hat. Oder anders gesagt: Die
Gleichtaktspannung des differenziellen Signals hat einen sauberen Bezug
zu GND.
"Richtig" differenziell, also dass ausschließlich die Differenzspannung
von Interesse ist, wird das nie. Eigentlich hat man nur zwei single
ended Signale, die eben differenziell interpretiert werden.
Christian S. schrieb:> gemeint ist, daß die Testspannungsquelle sich nur innerhalb des> erlaubten Arbeitsbereiches der Eingänge befinden darf. Also bringst Du> einen hochohmigen Widerstand von einem Pol der Testspannungsquelle zur> Betriebsspannung. Bestenfalls 470 kOhm von der Mitte der beiden> Spannungsquellen zu GND.
Hallo, ich habe jetzt einen 1 Megaohm Widerstand von +5V nach IN+ am
oberem OpAmp geschaltet und jetzt werden die 2,2V gemessen, wenn keine
Spannung anliegt wird logischerweise 5V (Overrange) angezeigt, und
negativ messen funktioniert auch nicht (0,5V), was beides recht
unpraktisch ist.
Die zwei eingezeichneten Batterien sind nur zum testen, später soll eine
Spannung mit hohem Innenwiderstand gemessen werden, deshalb soll das
Signal durch die beiden OpAmps gebuffert werden um den "Sample Current"
des ADC nicht die Spannung beeinflussen zu lassen. Ich brauche eine
Lösung die sich möglichst wie der ADC-Eingang verhält, also auch negativ
messen kann. Das ganze soll am Ende ein Spannungsmessgerät werden.
Peter S. schrieb:> Die Eingangsspannung benötigt einen Bezug zu GND der Schaltung.>> Wenn du jetzt eine diff. Eingangsspannung von 2,2V haben willst, kannst> du beispielsweise an den Eingang "IN+" eine single ended Quelle von> +1,1V nach GND anschließen und an den Eingang "IN-" eine single ended> Quelle von -1,1V nach GND.>> Dann hast du eine differenzielle Eingangsspannung von 2,2V, die einen> sauberen Bezug zu GND der Schaltung hat. Oder anders gesagt: Die> Gleichtaktspannung des differenziellen Signals hat einen sauberen Bezug> zu GND.>> "Richtig" differenziell, also dass ausschließlich die Differenzspannung> von Interesse ist, wird das nie. Eigentlich hat man nur zwei single> ended Signale, die eben differenziell interpretiert werden.
Die zwei Batterien sind aktuell nur zum ausprobieren des ADCs gedacht,
später kommt vor die Messschaltung noch ein hochohmiger Spannungsteiler,
deshalb kann ich GND nicht zwischen die beiden Batterien schalten.
Ich muss also einen Bezug von der Eingangsspannung zu GND schaffen, das
am besten aber so, das immernoch negativ gemessen werden kann. Das ganze
soll wie gesagt ein Spannungsmessgerät werden. Es muss da doch
irgendeine Lösung geben.
Danke und viele Grüße
Felix schrieb:> In der LTSpice Simulation> funktioniert das ganze, in wirklichkeit natürlich mal wieder nicht ;)
Dann stelle bitte mal Deine Simulation hier ein.
mfg Klaus
Felix schrieb:> Die OpAmp Schaltung gibt mir bei ca. 2,2V Spannung am Eingang aber nur> 1V an dem ADC (habe ich auch nochmal nachgemessen).
LTspice gibt am oberen OPV U1 +1,15V aus.
LTspice gibt am unteren OPV U2 -1,15V aus.
Das scheint mir völlig korrekt zu sein.
Nur, Dein ADC will positive Spannungen haben, auch am IN- Eingang.
mfg Klaus
Klaus R. schrieb:> LTspice gibt am oberen OPV U1 +1,15V aus.> LTspice gibt am unteren OPV U2 -1,15V aus.>> Das scheint mir völlig korrekt zu sein.>> Nur, Dein ADC will positive Spannungen haben, auch am IN- Eingang.
Meinst du damit ich soll die OpAmps mit einer seperaten, getrennten
Spannung versorgen? Der ADC will ja positive Spannung im Bezug auf
seinen GND. Eine galvanisch getrente Versorgungsspannung für die OpAmps
aufzutreiben ist aber auch mit ordentlich aufwand verbunden.
Klaus R. schrieb:> Nur, Dein ADC will positive Spannungen haben, auch am IN- Eingang.> mfg Klaus
Jo, das kommt auch noch dazu.
Daher muss man die differenzielle Spannung DC-mäßig eh anheben,
beispielsweise auf 2,5V.
Zum Beispiel...
IN+: 2V
IN-: 3V
... ergibt -1V diff. Spannung, die dann auch der ADC korrekt wandeln
kann.
Felix schrieb:> Meinst du damit ich soll die OpAmps mit einer seperaten, getrennten> Spannung versorgen?
Es könnte auch viel einfacher sein. Du hast Deine OPV - Schaltung aus
dem Datenblatt des ADC. Wer hat Dir gesagt das die OPV mit einer
symmetrischen Spannung versorgt werden sollen?
Schau mal auf Seite 30. PIN 4 der OPV ist auf GND geschaltet. Eigentlich
hat LT nichts falsches beschrieben. Aber etwas gemein ist es doch.
Verlass Dich erst einmal auf LTspice. Allerdings hätten Dir die -1,15 V
auffallen sollen. Hoffentlich ist dadurch der ADC nicht beschädigt
geworden.
mfg Klaus
Mit der Schaltung kannst du deine Eingänge die Mitte deiner Ref bringen
und hast einen Bezug für die Eingänge und kannst die Polarität am
Eingang wechseln.
karadur schrieb:> Mit der Schaltung kannst du deine Eingänge die Mitte deiner Ref> bringen> und hast einen Bezug für die Eingänge und kannst die Polarität am> Eingang wechseln.
Was soll das für einen Sinn haben?
Klaus R. schrieb:> Wer hat Dir gesagt das die OPV mit einer> symmetrischen Spannung versorgt werden sollen?>> Schau mal auf Seite 30. PIN 4 der OPV ist auf GND geschaltet.
Achso, ich dachte ich brauche eine negative Spannung damit der OpAmp auf
0V kommt, und ich mir den niedrigen Offset nicht kaputtmache. Ich
probiere gleich mal aus den OpAmp mit 5V - GND zu versorgen.
Nimm einen Instrumentationsverstärker oder einen weiteren OPV um einen
Instrumentationsverstärker aufzubauen, den Ausgang des
Instrumentationsverstärkers an +In des ADC und -In des ADC an GND.
Felix schrieb:> Klaus R. schrieb:>> Wer hat Dir gesagt das die OPV mit einer>> symmetrischen Spannung versorgt werden sollen?>>>> Schau mal auf Seite 30. PIN 4 der OPV ist auf GND geschaltet.>> Achso, ich dachte ich brauche eine negative Spannung damit der OpAmp auf> 0V kommt, und ich mir den niedrigen Offset nicht kaputtmache. Ich> probiere gleich mal aus den OpAmp mit 5V - GND zu versorgen.
Positive Spannungen messen funktioniert jetzt über die OpAmps, negative
seltsamerweise nicht. Und der OpAmp kann seine Offset-Spezifikationen
ohne negative Hilfsspannung einhalten?
Ich würde ja, nachdem die groben Klöpse geklärt sind, erst mal schauen
ob
"... der Chip allerdings beim Sample nehmen zu viel
Strom aus der Leitung zieht ..."
überhaupt zutrifft. Glaube ich nähmlich nicht, bzw. kann man vielleicht
mit einem C am Eingang fixen. Oder nachher rausrechnen.
Dann erübrigt sich das ganze OP-Geraffel von selbst. Das wird die ohnhin
nicht zu verwirklichende 24Bit Auflösung nochmal einschränken, erst
recht wenn man keine Ahnung hat wie man sowas aufbaut.
Einen ordentlichen Bezug brauchts natürlich trotzdem.
Wenn man die einstellbare Samplerate des 2440 nicht unbedingt braucht,
empfiehlt sich eine der LT24xx Varianten mit fixer Rate. So konfiguriert
dass das Ding seinen Messwert ausspuckt wenn er fertigt ist und dann
wieder loslegt. Dann ist auch garantiert Ruhe auf den Digitalleitungen
während der Messung.
josh222 schrieb:> ... der Chip allerdings beim Sample nehmen zu viel> Strom aus der Leitung zieht ...
Wie gesagt soll das ein Spannungsmessgerät werden, die Spannungsteiler
sind dafür sehr hochohmig.
josh222 schrieb:> Glaube ich nähmlich nicht, bzw. kann man vielleicht> mit einem C am Eingang fixen.
Habe ich schon ausprobiert, funktioniert leider nicht.
Felix schrieb:> Positive Spannungen messen funktioniert jetzt über die OpAmps, negative> seltsamerweise nicht.
Ich würde mal testen ob der UIN- Eingang des ADC noch funktioniert. Der
hat nämlich eine zu hohe negative Spannung mitbekommen. Im Datenblatt
steht leider nichts davon wieviel Strom der ADC bei Überspannung
ableiten kann. Allerdings sehe ich im Datenblatts des OPV auch keine
Angabe zum Kurzschlußstrom des OPV. Mit etwas Glück lebt der UIN-
Eingang des ADC noch.
mfg Klaus
Klaus R. schrieb:> Ich würde mal testen ob der UIN- Eingang des ADC noch funktioniert. Der> hat nämlich eine zu hohe negative Spannung mitbekommen. Im Datenblatt> steht leider nichts davon wieviel Strom der ADC bei Überspannung> ableiten kann. Allerdings sehe ich im Datenblatts des OPV auch keine> Angabe zum Kurzschlußstrom des OPV. Mit etwas Glück lebt der UIN-> Eingang des ADC noch.
Wenn ich meine Batterien direkt mit dem ADC verbinde misst er positiv
sowie negativ. Da habe ich wohl Glück gehabt das der ADC keinen Schaden
genommen hat. Habe auch gleich den kurzschlussstrom eines OpAmps
gemessen, das sind ca. 60 mA. Eigentlich ganz schön viel, sind Input
Protection Dioden nicht immer für so maximal 1 mA ausgelegt? Ist
zumindest bei den AVRs so.
Wenn ein Eingang mal mehr als 0.3V unter GND lag, war das eine
Verletzung der Absolute Maximum Ratings. Damit ist der Chip potenziell
kaputt bzw. hat potenziell nicht mehr die spezifizierte Performance.
Es ist aber durchaus möglich, dass dem Chip überhaupt nichts passiert
ist. Das ist schwer zu sagen.
Felix schrieb:> Positive Spannungen messen funktioniert jetzt über die OpAmps, negative> seltsamerweise nicht.
Ach mist, mir ist gerade aufgefallen das ich IN- noch mit GND verbunden
hatte, deswegen ging negativ messen nicht.
Das einzige Problem das jetzt noch anzugehen ist, ist das ein Bezug von
IN+/IN- zu GND (oder was anderem) der Schaltung geschaffen werden muss.
Das ganze wenn möglich noch so, das auch negativ gemessen werden kann.
Wenn ich das richtig verstanden habe gibt es dafür diese Möglichkeiten:
1. OpAmps mit einer galvanisch getrennten Spannung versorgen, und IN-
dann auf GND dieser Spannung legen. Wie würde ich so eine getrennte
Versorgungsspannung denn am einfachsten erzeugen?
2. Die Schaltung die Karadur oben vorgeschalgen hat (
Beitrag "Re: Probleme mit diff. OpAmp Buffer für ADC" ). Wie das ganze
funktioniert verstehe ich aber um ehrlich zu sein nicht.
Habe ich noch etwas vergessen?
Was meint ihr welche Lösung am besten ist?
Danke und viele Grüße
Felix schrieb:> 1. OpAmps mit einer galvanisch getrennten Spannung versorgen, und IN-> dann auf GND dieser Spannung legen. Wie würde ich so eine getrennte> Versorgungsspannung denn am einfachsten erzeugen?
Das ist Quatsch. Wie schon geschrieben, musst du die differenzielle
Spannung so anheben, dass beide Seiten dieser Spannung immer über GND
des ADCs liegen.
Peter S. schrieb:> Wie schon geschrieben, musst du die differenzielle> Spannung so anheben, dass beide Seiten dieser Spannung immer über GND> des ADCs liegen.
Wie macht man das dann am besten?
Die oben gepostete Schaltung macht das. Du musst deine Eingänge auf
REF/2 ( ist damit auch indirekt auf GND bezogen ) beziehen. Wenn du kein
Signal an den Eingänge hast liegen beide OPs auf REF/2. => Differenz 0.
Legst du eine Spannung an die Eingänge geht ein OP auf REF/2+ Uein/2
der andere OP auf REF/2 - Uein/2. Damit ist die Differenz Uein.
karadur schrieb:> Die oben gepostete Schaltung macht das. Du musst deine Eingänge auf> REF/2 ( ist damit auch indirekt auf GND bezogen ) beziehen. Wenn du kein> Signal an den Eingänge hast liegen beide OPs auf REF/2. => Differenz 0.>> Legst du eine Spannung an die Eingänge geht ein OP auf REF/2+ Uein/2> der andere OP auf REF/2 - Uein/2. Damit ist die Differenz Uein.
Danke für die Erklärung, wie muss ich die Widerstände für diese
Schaltung dann dimensionieren? Muss ich einen speziellen OpAmp verwenden
wegen Offset, Drift etc. ?
R3=R4 einige K.
R1=R2 belasten dein Messsignal. Musst du nach deiner Quelle berechnen.
Offset, Drift hängen von dem gewählten OP ab. Man kann noch einen C
parallel zu R4 legen und falls nötig noch ein RC zwischen OP-Ausgang und
Verbindung R1/R2
karadur schrieb:> Legst du eine Spannung an die Eingänge geht ein OP auf REF/2+ Uein/2> der andere OP auf REF/2 - Uein/2. Damit ist die Differenz Uein.
Wie das mit der Schaltung "Mittel-Ref.png" gehen soll und man dann noch
vernüftig messen kann, sehe ich noch nicht.
Das einzige, vernüftige was mir da einfällt wäre ein
Instrumentenverstärker. Aber bitte nicht selbstgebastelt. So teuer sind
die auch nicht. Der Instrumentenverstärker macht aber den zweiten ADC -
Eingang überflüssig.
https://www.conrad.de/de/linear-ic-instrumentierungs-operationsverstaerker-texas-instruments-ina333aidgkt-instrumentierung-vssop-8-1010632.htmlhttps://www.mouser.de/_/?Keyword=INA333AIDGKT
Mouser bietet den INA333 für ca. 4€ an.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina333.pdf
PIN 4, V- wird an GND angeschlossen.
PIN 5, REF legst Du auf REF/2 des ADC.
Aber eigentlich sollte die Sache auch wie im ADC-Datenblatt aufgezeigt
mit den beiden Spannungsfolgern funktionieren. Du hast ja LTspice.
Simuliere mal mit einer Single-Spannungsversorgung. -UB kommt dann auf
Masse. Im Prinzip arbeitet der Instrumentenverstärker im Eingang ebenso.
mfg Klaus
Der Punkt ist: wenn er bipolar messen will und nur Single-Supply hat,
dann muss er auf REF/2 beziehen.
Machst du auch wenn du den REF vom INA auf REF/2 des ADCs legst.
karadur schrieb:> Der INA löst das Problem nicht weil dann die Eingänge des INA> floaten.
Das haben aber die Spannungsfolger mit symmetrischer Spannungsversorgung
aber in LTspice sauber wiedergegeben. Nur lag dort der UIN- am ADC bei
-1,15V.
LTspice und andere Simulatoren nehmen gerade flotende Schaltungsteile
sehr übel. Man muß die dann zumindest mit einem Giga-Ohm oder so ähnlich
wieder an Ground anbinden.
Der INA333 hat einen 100 GOhm Eingangswiderstand. Dann könnte man ja die
Eingänge des INA333 mit jeweils 10 MOhm oder mehr wenn nötig auf REF des
INA333 legen. Damit wäre das Floten vorbei und die Messung praktisch
nicht verfälscht.
mfg klaus
Danke für eure Beiträge, so wie ich das verstanden habe, muss ich in
jedem Fall meine eingänge mit Ref/2 verbinden, ich weiß nur noch nicht
wie ich das jetzt mache, entweder mit dem INA333 oder mit einem weiteren
OpAmp an meinem LTC2051.
Ich werde dann wohl die Option nehmen die den geringsten Messfehler
verursacht / am genauesten ist. Wichtig zu sagen ist noch, das über 10
Megaohm gemessen werden soll. Das wäre dann die Schaltung mit dem INA333
und Ref/2 gebuffert über den LTC2051? IN+ und IN- des INA werden dann
über 10MEG mit seinen Vref Pin verbunden.
Danke für die ausführliche Erklärung Robert!
Ich überlege noch welche möglichkeit ich umsetze. Leider sind die ganzen
ICs nur im TSSOP Package verfügbar, und ich habe schwierigkeiten
Steckbrett-Adapter für dieses Package zu finden. Ich bin wieder am
überlegen ob ich den OpAmp nicht einfach mit einer galvanisch getrennten
Spannung versorge. Ist zwar unschön, aber das einfachste und günstigste.
Auf was muss ich achten wenn ich einen Instrumentenverstärker aussuche?
Ich hätte gerne einen im DIP oder SOIC Package, habe gerade den AD623
und den INA217 im Auge.
Ein Instrumentverstärker hilft hier nicht viel. Der löst das Problem mit
dem fehlenden Masse-bezug nicht und hat auch keinen differentiellen
Ausgang.
Das die Eingangsspannung galvanisch vom Rest der Schaltung getrennt ist,
kann man auch ausnutzen.
Um auch negative Spannungen zu messen könnte man den einen Eingang (z.B
in.) auf Uref/2 legen. Da braucht man dann auch keinen guten OP als
Puffer, denn man den Ausgang des Puffers als Bezugspunkt nutzt. Ggf.
Würden auch 2 Widerstände und ein Elko reichen.
Für einen etwas größeren Bereich am Eingang könnte man hinter den Puffer
für den + Eingang einen OP als Inverter (mit 2.5 V als Ref. Pegel)
beschalten, der dann den - Eingang des ADC treibt und auch als
Bezugspunkt für den Eingang dient. Der OP für den Inverter ist nicht so
kritisch (z.B. MCP6001 würde ausreichen) der Offset/Bias dieses OPs
verschiebt nur das Gleichtaktsignal für den ADC.
2440.png
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