Spannungsanpassung

Robert schrieb:
> Hallo,
>
> ich würde gerne mit einem Operationsverstärker (z.B. AD820) eine
> Schaltung zum Anpassen eines Spannungsbereichs entwerfen. Weiß aber
> leider nicht genau wie ich das machen soll. Die Schaltung soll mir aus
> dem Spannungsbereich von 0.5 - 3.1V einen Spannungsbereich von 0 - 3.3V
> erzeugen.
>
> Könnte mir jemand dabei helfen?
>
> Grüße
> Robert

Ein Subtrahierer 0,5V mit nachgeschaltetem Verstärker a = 
3,3V/(3,1V-0,5V) = +1,2692 fach

Robert schrieb:
> Könnte mir jemand dabei helfen?

Du möchtest einen
 (nicht invertierenden) Verstärker mit Verstärkungsfaktor ~1,27 (=2,6V / 
3,3V)
und einen
 Subtrahierer um 0,5V abzuziehen.

Beides zusammen findest zu unter der Bezeichnung Differenzverstärker:
 https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210153.htm


U_e2 ist deine Eingangsspannung. R1, R2, R3, R4 berechnest du so, dass 
sich die Verstärkung von 1,27 ergibt (U_a = 1,27 * U_e2). Das ist der 
Teil des nicht invertierenden Verstärkers.

An U_e1 legst du eine positive Spannung an mit der sich U_a = -0,5V 
ergibt (wenn Ue2 auf Masse liegt. R1+R2 braucht du für die Berechnung). 
Das ist der Teil des Subtrahierers (=invertierender Verstärker).

Berechnungen für beide Teile und auch eine Vereinfachung dieser unter 
"Schaltungsdimensionierung" findest du im genannten Link.

Lothar M. schrieb:
> und der eingesetzte OP sollte im Gegensatz zum AD820 auch
> R2R Eingänge haben...

Insgesamt also ein Rail-to-Rail an Input und Output Typ.

Vielen Dank für eure Antworten. Konnte leider erst jetzt antworten. Ich 
würde das gerne versuchen weil ich vor Jahren mal ein Peletierelement 
über einen OPA548 angesteuert hatte. Dort hatte ich eine Schaltung, die 
mir aus einer Spannung von 0 - 3.3V (kommend vom Prozessor) zuerst mit 
einem AD820 eine Spannung von -3.3 - 3.3V erzeugt hatte und über den 
OPA548 dann eine Spannung von -10 - ¨¨10V (Strom 3A). Diese Spannung 
ging dann auf das Peletierelement. Nun habe ich eben eine 
Eingangsspannung von 0.5 bis 3.1V und ich möchte wieder das gleiche 
Peletier ansteuern und habe mir gedacht ich passe einfach meine 
Eingangsspannung an.

Ich habe positive und negative Versorgungsspannungen für die OPs zur 
Verfügung.

Ich bin mir sicher ich mache das alles etwas kompliziert aber ich glaube 
es funktioniert so. Danke für die Tips. Ich werde das morgen gleich mal 
mit Multisim simulieren. Für weitere Anregungen bin ich natürlich 
dankbar.

Grüße

Robert schrieb:
> Ich werde das morgen gleich mal mit Multisim simulieren.

Und den Schaltplan hier einstellen. Nachdem Du alle Spannungen hast, ist 
mir die Aufgabe nämlich völlig unklar. Willst du das PE regeln?

Es soll dann über 0.5-3.1V geregelt werden, ja.

Grüße

Wenn denn so, warum hier in diesem Fall nicht per PWM? Wäre doch 
zeitgemäßer ?

Oder was sagen die hier anwesenden Professoren?

Die (möchtegern) Professoren sagen da, dass der Wirkungsgrad mit PWM 
leider in dem Falle schlechter wird.

Zur Veranschaulichung nehme man ein Ersatzschaltbild bestehend aus einer 
Reihenschaltung eines Widerstandes und einer Zenerdiode. Der Widerstand 
habe 1 Ohm die ZD 1V.

Im ersten Falle nehme man einen Konstantstrom von 1A im zweiten Fall 
einen Strom von 2A mit einem Taktverhältnis von 50%. Im zweiten Falle 
sind die ohmschen Verluste höher.

Hallo,

leider bekomme ich die Rechnung nicht ganz hin. Als erstes habe ich die 
Widerstände so eingestellt:

R1 = R3 = 100k
R2 = R4 = 150k

Damit habe ich eine Verstärkung V = 1,5.

Als nächstes müsste ich doch mit Ua = R2/R1*(Ue2 - Ue1) die Spannung Ue1 
berechnen.
Umgestellt nach Ue1 erhalte ich:

Ue1 = -1*(Ua*R1/R2)

Wenn ich nun für Ua = 0,5V einsetze, erhalte ich für Ue1 = 1/3V.

Ich habe im Netz einen Rechner gefunden bei dem ich Werte eingeben kann.
Wenn ich die Widerstände wie oben eingebe, Vin1 auf 1/3V und Vin2 auf 0V 
habe ich Vout = -500mV.

Nun will ich ja bei an Ue2 = 500mV gleich 0V am Ausgang. Wenn ich an 
diesem Rechner Vin2 = 500mV eingebe bekomme ich 250mV Vout.

Bestimmt ist das alles richtig aber ich hätte es gern anders. Oder mache 
ich etwas falsch?

Grüße
Robert

Robert schrieb:
> Damit habe ich eine Verstärkung V = 1,5.

Deine Rechnung passt schon fast. Du hast mit der falschen Verstärkung 
gearbeitet. Du wolltest eine Verstärkung von 2,6V/3,3V = ~1,27. Karl 
scheint mir da recht zu geben.

Karl M. schrieb:
> a = 3,3V/(3,1V-0,5V) = +1,2692 fach

Also kurz R2+R4 angepasst;

R1 = R3 = 100k
R2 = R4 = 127k

und U_e1 = 0,5V gesetzt, dann sollte es gehen.

> Schaltungsdimensionierung
> Bei R1 = R3 und R2 = R4.
> U_a = R2/R1 * (U_e2 - U_e1)


U_a = R2/R1 * (U_e2 - U_e1)
U_a = 127/100 * (U_e2 - 0,5V)

U_a = 127/100 * (0,5V - 0,5V) = // U_e2=0,5V  -> U_a=0V stimmt
U_a = 127/100 * (3,1V - 0,5V) = // U_e2=3,1V  -> U_a=3,302V stimmt auch


Robert schrieb:
> Umgestellt nach Ue1 erhalte ich:
> Ue1 = -1*(Ua*R1/R2)
> Wenn ich nun für Ua = 0,5V einsetze, erhalte ich für Ue1 = 1/3V.

Hier hast du noch einen kleinen Denkfehler. Beide Eingangsspannungen 
(Ue1 und Ue2) werden mit dem Faktor R2/R1 verstärkt. Am Ausgang möchtest 
du nicht 0,5V abziehen (sondern 0,5V*R2/R1). Deshalb ist 0,5V die 
Spannung die am Eingang Ue1 angelegt werden muss.

Herzkichen Dank!

Ich muss mir das nochmal genau anschauen.

void schrieb:
> An U_e1 legst du eine positive Spannung an mit der sich U_a = -0,5V
> ergibt (wenn Ue2 auf Masse liegt. R1+R2 braucht du für die Berechnung).
> Das ist der Teil des Subtrahierers (=invertierender Verstärker).

Ich hatte versucht Ue1 auszurechnen für den Fall dass Ue2 = 0V (Masse) 
ist. und bin so auf mein Ergebnis gekommen.

Ich kann aus 0,5V bis 3,1V direkt -10V bis +10V machen. Das wäre ja 
super.
Ich versuche es mal. Für Tips bin ich aber wieder dankbar.

Grüße

Aha, ich muss in dem Fall Ue1 auf 1,8V legen und mit V=7,7 verstärken, 
richtig?

Robert schrieb:
> aus 0,5V bis 3,1V direkt -10V bis +10V machen.
> Aha, ich muss in dem Fall Ue1 auf 1,8V legen und mit V=7,7 verstärken,
> richtig?

Sieht gut aus. Ja.