Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik +-2.5V für ADC aus 5V erzeugen


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.
von Matthias W. (matt007)


Lesenswert?

ein ADS1247 ADC soll mit -2.5V und 2.5V versorgt werden. Vorhanden sind 
5V. Der Strombedarf des ADS1247 liegt niedrig (~1mA).

Zur Erzeugung der Spannungen gibt es mehrere Möglichkeiten wie
+ mit einem Spannungsregler 2.5V erzeugen.
+ eine Ladungspumpe wie TPS60400 um aus 5V etwa -5V zu machen.
+ ein negativer Regler kann daraus -2.5V machen.

+ mit LTC1550L gibt es eine geregelte Ladungspumpe die -2.5V erzeugen 
kann. Kostet mehrere EUR.

+ es ist auch denkbar einen OP-Amp, gespeist von +-5V als Inverter zu 
nutzen um die negative Spannung -2.5V aus den 2.5V zu erzeugen.

Der Aufwand an Teilen ist je nach Vorgehensweise nicht so klein.

Wie würdet Ihr das machen?

Da der ADS1247 ein 24bit ADC ist sollte die Versorgung einigermaßen 
sauber sein.

Viele Grüße
Matthias

von Wolfgang (Gast)


Lesenswert?

Matthias W. schrieb:
> ein ADS1247 ADC soll mit -2.5V und 2.5V versorgt werden. Vorhanden sind
> 5V. Der Strombedarf des ADS1247 liegt niedrig (~1mA).

Dann dürften 2 Widerstände und ein OP als Impedanzwandler doch wie 
geschaffen dafür sein.

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Matthias W. schrieb:

> + es ist auch denkbar einen OP-Amp, gespeist von +-5V als Inverter zu
> nutzen um die negative Spannung -2.5V aus den 2.5V zu erzeugen.

Und wie soll der das ohne negative Betriebsspannung machen?

> Da der ADS1247 ein 24bit ADC ist sollte die Versorgung einigermaßen
> sauber sein.

Das ist ein Problem, was aber mit zusätzlichen LC-Filtern
lösbar sein sollte.

von Joe F. (easylife)


Lesenswert?

Matthias W. schrieb:
> ein ADS1247 ADC soll mit -2.5V und 2.5V versorgt werden.

Warum?
Unter Umständen ist es wesentlich einfacher, das Eingangssignal auf 
einen positiven Mittenspannungsbezug (2.5V) zu bringen?
Der ADC kann jedenfalls auch unipolar mit den vorhandenen 5V versorgt 
werden.

von ich mach das so (Gast)


Lesenswert?

Matthias W. schrieb:

> Wie würdet Ihr das machen?


Ich? Ich würde das so machen:
Potential trennender Sperrwandler, z.b.

http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/bilder/b7_1_a.gif

aus

http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap7/Kapitel7.html

mit zwei Sekundärspulen + Diode, Elko und Z-Diode.

O.k, ist vom Konzept her etwas aus der Zeit gefallen, könnte aber dafür 
schon heute Abend fertig auf Lochraster auf dem Tisch liegen.

von hinz (Gast)


Lesenswert?

ich mach das so schrieb:
> O.k, ist vom Konzept her etwas aus der Zeit gefallen, könnte aber dafür
> schon heute Abend fertig auf Lochraster auf dem Tisch liegen.

Wenn man die passenden Teile im Fundus hat.


Andere Möglichkeit: Zwei Ladungspumpen mit Logikgattern, und zur 
Stabilisierung zwei TL431.

von Jürgen W. (Firma: MED-EL GmbH) (wissenwasserj)


Lesenswert?

Wenn die neg. Spannung wirklich notwendig ist:

*) Mit einem ordentlichen Inverter (z.B. MAX774) die Spg. generieren - 
Charge pump könnte gehen, hat aber starke Umladeströme, die evtl. 
stören. Induktivität geschirmt.
*) Der o.a. Inverter arbeitet mit Hysterese - es wäre also sinnvoll mit 
einem künstlichen Lastwiderstand eine definierte Schaltfrequenz 
einzustellen.
*) Im Anschluß ein RC-Filter (1R-10uF) für pos. und neg. Spg. und dann 
entsprechende LDOs.

Bzgl. Layout: Inverter so weit wie möglich weg vom ADC und den zu 
messenden Signalen.

von Beo Bachta (Gast)


Lesenswert?

Matthias W. schrieb:
> Wie würdet Ihr das machen?

Wenn ich du wäre würde ich das gar nicht machen:

Matthias W. schrieb:
> Da der ADS1247 ein 24bit ADC ist

... wirst du mit deinem hemdsärmeligen Vorgehen die unterste
Hälfte deines 24-Bit Wortes sowieso wegschmeissen können da
es nur Zufallswerte aber keine Messwerte enthält.

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


Lesenswert?

> Analog Supply: Unipolar (2.7 V to 5.25 V) and
> Bipolar (±2.5 V) Operation

Unipolar betreiben und das Eingangssignal mit einem C koppeln und mit 
einem 1:1 Spannungsteiler auf 1/2*Ub ziehen?

Leider wurde über das Eingangssignal nichts verraten.

von Dampfheuler (Gast)


Lesenswert?

Und wie soll der ADC halb tiefergelegt laufen ? Die Logiksignale ueber 
optokoppler ?

von Matthias W. (matt007)


Lesenswert?

Wolfgang schrieb:
> Dann dürften 2 Widerstände und ein OP als Impedanzwandler doch wie
> geschaffen dafür sein.

Danke Wolfgang !

Du meinst statt 2.5V Spannungsregler die 5V teilen, mit einem C glätten 
und ein Op-Amp dran?

Das geht sicher.
Die -5V bekomme ich so nicht erzeugt. Dazu braucht es wohl eine 
Ladungspumpe. Den Ausgang der Ladungspumpe kann man wieder mit einem 
Op-Amp stabilisieren.

Ist es das was Du meintest?

von Matthias W. (matt007)


Lesenswert?

Harald W. schrieb:
> Das ist ein Problem, was aber mit zusätzlichen LC-Filtern
> lösbar sein sollte

es ist die Frage wie empfindlich der Wandler auf Störungen reagiert. Die 
Eingänge sind ja Differenzeingänge.

von Matthias W. (matt007)


Lesenswert?

Dampfheuler schrieb:
> Und wie soll der ADC halb tiefergelegt laufen ? Die Logiksignale ueber
> optokoppler ?

der ADS1247 ist so ausgelegt daß der Analogteil bis 2.6V tiefergelegt 
werden kann. Es gibt einen VSS-Pin der so weit tieferliegen darf.

die Logiksignale sind im Wandler selbst wohl über Levelshifter 
angebunden. Die Digitalmasse darf von der Analogmasse deutlich abweichen 
bei dieser Architektur.

von Matthias W. (matt007)


Lesenswert?

Mampf F. schrieb:
> Unipolar betreiben und das Eingangssignal mit einem C koppeln und mit
> einem 1:1 Spannungsteiler auf 1/2*Ub ziehen?

das Eingangssignal ist eine Gleichspannung die bis 50V groß sein kann 
und auch 1V negativ werden kann. Störungen auf dem Signal sollen 
herausgemittelt werden was nur möglich ist wenn der Wandler genügend 
Arbeitsbereich hat.

daher verwenden Wandler bei der Auswertung von Thermoelementen ein VBIAS 
das in der Mitte des Common Mode Bereichs liegt. So mitteln sich 
Störungen auf den Thermoelementleitungen optimal aus.

dieses Ausmitteln klappt nicht gut wenn das Thermoelement auf 0V liegt 
oder ganz oben auf 5V liegt. Daher macht es schon Sinn auch bei 
Spannungsteilern darauf zu achten daß bei Spannungen nahe 0V auch noch 
genügend Bereich unterhalb 0V zur Verfügung steht um überlagerte 
Störungen auszumitteln.

von Matthias W. (matt007)


Lesenswert?

Joe F. schrieb:
> Warum?
> Unter Umständen ist es wesentlich einfacher, das Eingangssignal auf
> einen positiven Mittenspannungsbezug (2.5V) zu bringen?

Danke Joe.

Leider ist es nicht so einfach das Eingangssignal das unter 0V liegen 
kann auf den positiven Mittenspannungsbezug zu bringen.

Dazu braucht es wohl Präzisionswiderstände und ggf. auch Op-Amps. Das 
Problem verlagert sich damit nur.

> Der ADC kann jedenfalls auch unipolar mit den vorhandenen 5V versorgt
> werden.

ja. Der Hersteller wird sich etwas dabei gedacht haben daß im Gegensatz 
zu den meisten anderen Wandlern der Eingangsteil bis 2.5V abgesenkt 
werden kann.

nur eben die Versorgung muss man dann geeignet lösen.

von Matthias W. (matt007)


Lesenswert?

ich mach das so schrieb:
> Ich? Ich würde das so machen:
> Potential trennender Sperrwandler, z.b.

Danke !
Sind halt recht viele Teile, Kosten, Platz.

von Matthias W. (matt007)


Lesenswert?

hinz schrieb:
> Zwei Ladungspumpen mit Logikgattern, und zur
> Stabilisierung zwei TL431.

Danke für den Hinweis Hinz !

von Matthias W. (matt007)


Lesenswert?

Jürgen W. schrieb:
> Wenn die neg. Spannung wirklich notwendig ist

vielen Dank Jürgen für die wertvollen Hinweise !

von Matthias W. (matt007)


Lesenswert?

Jürgen W. schrieb:
> Der o.a. Inverter arbeitet mit Hysterese - es wäre also sinnvoll mit
> einem künstlichen Lastwiderstand eine definierte Schaltfrequenz
> einzustellen.

TC7660 hat eine definierte Schaltfrequenz. Wäre dieser dann ggf. 
vorzuziehen?

Es gibt vom TPS60400 auch Varianten wie TPS60401, TPS60402, TPS60403.

von Joe F. (easylife)


Lesenswert?

Matthias W. schrieb:
> Leider ist es nicht so einfach das Eingangssignal das unter 0V liegen
> kann auf den positiven Mittenspannungsbezug zu bringen.

Nicht unbedingt. Der einfachste Weg ist das Signal über einen 
Kondensator abzukoppeln, und über 2 Widerstände auf die gewünschte 
Spannung zu hieven (wie schon von Mampf F. genannt).
Das geht natürlich nicht mit DC Signalen.

> Dazu braucht es wohl Präzisionswiderstände und ggf. auch Op-Amps. Das
> Problem verlagert sich damit nur.

Die Verwendung eines Op-Amps für diesen Zweck würde ich als einfacher 
einschätzen, als die +/-2.5V zu erzeugen.

Wie sieht denn dein zu digitalisierendes Signal aus (AC? DC? 
Frequenz...)?
Ist es differentiell oder nutzt du den ADC sowieso nur single-ended?

: Bearbeitet durch User
von Matthias W. (matt007)


Lesenswert?

Joe F. schrieb:
> Die Verwendung eines Op-Amps für diesen Zweck würde ich als einfacher
> einschätzen

das dachte ich zunächst auch. Als ich es dann näher ansah . . .

von Matthias W. (matt007)


Lesenswert?

Joe F. schrieb:
> Das geht natürlich nicht mit DC Signalen.

ja Joe.

von Matthias W. (matt007)


Lesenswert?

Joe F. schrieb:
> Wie sieht denn dein zu digitalisierendes Signal aus (AC? DC?
> Frequenz...)?
> Ist es differentiell oder nutzt du den ADC sowieso nur single-ended?

es ist ein DC-Signal 0-50V.
das Signal kann 1V unter Masse liegen. Störungen können überlagert sein.

von Joe F. (easylife)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Matthias W. schrieb:
> es ist ein DC-Signal 0-50V.
> das Signal kann 1V unter Masse liegen.

Da hast du doch die besten Voraussetzungen um das Eingangssignal über 
einen Widerstandsteiler in den gewünschten Bereich zu bringen.
Dein ADC bringt ja schon eine schöne Spannungsreferenz mit, die man mit 
bis zu 10mA belasten kann.
Einen Widerstandsteiler brauchst du ohnehin, um mit den 50V umzugehen, 
und wenn du dessen Fußpunkt jetzt nicht nach GND sondern auf eine etwas 
höhere Spannung legst, verschiebst du deinen negativen Signalbereich ins 
Positive.
Da es nur wenige V unter 0V sind, würde ich auch VREF nochmal 
runterteilen, um den Messbereich des ADC optimaler zu nutzen.

Präzisionswiderstände kann man sich bei digitalen Systemen sparen, indem 
man einfach eine Kalibrierung (in Software) vornimmt.

: Bearbeitet durch User
von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


Lesenswert?

Nur mal so interessehalber - wie ist die "Qualität" bei einem 0505D 
DC/DC-Wandler mit nachgeschalteten +2,5V und -2,5V LDOs?

von -gb- (Gast)


Lesenswert?

Gut, sehr gut. Ich verwende für eine isolierte ADC Platine einen 5 V 
nach +-5 V DCDC TMR 6-0521. Mit etwas Filtern ist das Rauschen auf 
beiden Ausgängen kleiner 10 mVpp.

von Hermann W (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Warum nicht einfach mit einem negativen 2,5V-Spannungsregler.

von Hermann W (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Geht natürlich genauso mit einem +5V-Regler. Oder hat das schon einer 
geschrieben.

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


Lesenswert?

Hermann W schrieb:
> Warum nicht einfach mit einem negativen 2,5V-Spannungsregler.

Ich glaub das funktioniert nicht (gut) mit einem normalen 
Spannungsregler.

Grund war glaub ich, weil die normalen Spannungsregler nur "in eine 
Richtung" ziehen können.

Mit OPs ginge es natürlich.

Aber virtuelle Masse muss man mögen ... Bringt potentiell mehr Probleme 
als es Probleme löst.

: Bearbeitet durch User
von Clemens L. (c_l)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Mampf F. schrieb:
> Grund war glaub ich, weil die normalen Spannungsregler nur "in eine
> Richtung" ziehen können.

Es gibt auch Spannungsregler, die nicht "normal" sind, z.B. TLE2425.

von Hermannw (Gast)


Lesenswert?

Mampf F. schrieb:
> Grund war glaub ich, weil die normalen Spannungsregler nur "in eine
> Richtung" ziehen können

Das ist richtig. Deshalb habe ich beide Versionen gezeigt. Der positive 
Regler funktioniert nur, wenn die negative Spannung höher belastet ist 
und der negative umgekehrt. Im Grenzfall kann man am Regler eine geringe 
Grundlast einbauen. Es gibt aber (wie geschrieben) die Regler, die in 
beiden Richtungen belastbar sind.

von Matthias W. (matt007)


Lesenswert?

Joe F. schrieb:
> Da hast du doch die besten Voraussetzungen um das Eingangssignal über
> einen Widerstandsteiler in den gewünschten Bereich zu bringen.

Danke Joe für die Hinweise und die guten Bilder !

> Dein ADC bringt ja schon eine schöne Spannungsreferenz mit, die man mit
> bis zu 10mA belasten kann.

ja.

> Einen Widerstandsteiler brauchst du ohnehin, um mit den 50V umzugehen,
> und wenn du dessen Fußpunkt jetzt nicht nach GND sondern auf eine etwas
> höhere Spannung legst, verschiebst du deinen negativen Signalbereich ins
> Positive.

ja.

> Da es nur wenige V unter 0V sind, würde ich auch VREF nochmal
> runterteilen, um den Messbereich des ADC optimaler zu nutzen.

das macht Sinn.

> Präzisionswiderstände kann man sich bei digitalen Systemen sparen, indem
> man einfach eine Kalibrierung (in Software) vornimmt.

stimmt auch.

Hier sind ja 2 Eingänge da - Differenzeingang. D.h. daß die Teiler an 
beiden Eingängen genau gleich sein müssen. Falls nicht kommt es zu 
Fehlern.

Im chip umgeht man das Problem durch die Abtastung beider 
Differenz-Eingangspins mit kleinen Kondensatoren.

von Matthias W. (matt007)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hermann W schrieb:
> Warum nicht einfach mit einem negativen 2,5V-Spannungsregler.

Danke für den Hinweis Hermann.

TI hat zu dem chip ein EVM-board:
http://www.ti.com/lit/ug/sbau142b/sbau142b.pdf
Auf der Seite 32 ist der Schaltplan. Siehe den Ausschnitt.

man sieht wie TI die 2.5V mit einem TPS79225DBV aus 5V erzeugt und die 
-2.5V werden mit einem TPS72325DBV aus -5V erzeugt.

diese beiden Regler kosten bei Mouser 1,14€+Steuer, 2,38€+Steuer.

der negative Regler ist der teure.

Laut Datenblatt ist stets sicherzustellen daß die Differenz der Regler 
nie 5.5V überschreitet. Daher wurde eine Z-Diode 5.1V 225mW vorgesehen: 
ONS_MMBZ5231BLT1 - obsolete bei Mouser.

ob diese Z-Diodenlösung so glücklich ist?

laut Datenblatt 
https://www.mouser.de/datasheet/2/308/mmbz5221blt1-d-1193534.pdf kann 
die Zenerspannung zwischen 4.84 und 5.36V liegen.
D.h. es kann bereits bei 5V eine Menge Strom fließen. Es steht da Izt 
20mA.

Entweder das sind dann selektierte Dioden bei TI oder es wird bei 5V 
bereits Verlustleistung verbraten.

von Matthias W. (matt007)


Lesenswert?

Clemens L. schrieb:
> Es gibt auch Spannungsregler, die nicht "normal" sind, z.B. TLE2425.

Danke Clemens. Der TLE2425 klingt gut. Low-Impedance Output 0.0075Ω Typ.
steht bei Mouser mit 1,98€ in der Liste.

Im Vergleich dazu ist jedoch der TPS79225DBV den TI für die 2.5V nutzt 
mit 1,14€ billiger. Die negative Spannung fehlt dann jedoch noch.

von Joe F. (easylife)


Lesenswert?

Matthias W. schrieb:
>> Präzisionswiderstände kann man sich bei digitalen Systemen sparen, indem
>> man einfach eine Kalibrierung (in Software) vornimmt.
>
> stimmt auch.
>
> Hier sind ja 2 Eingänge da - Differenzeingang. D.h. daß die Teiler an
> beiden Eingängen genau gleich sein müssen. Falls nicht kommt es zu
> Fehlern.

Dieses Problem ist unabhängig davon, ob du nun unipolar oder bipolar 
versorgst.
Durch Kalibrieren verschwindet auch die Abweichung, die durch 
Spannungsteiler-Toleranzen entsteht.

Ist denn dieses -1 .. +50V Signal überhaupt differentiell?
Falls nicht, würdest du den negativen ADC Eingang ja ohnehin auf VQ 
(oder GND) legen.

Nachtrag: durch kleine Unterschiede bei den Spannungsteilern entsteht im 
differentiellen Betrienb keine Unlinearität. Lediglich die Unterdrückung 
von Gleichtaktstörungen wird geringfügig schlechter.

: Bearbeitet durch User
von Arc N. (arc)


Lesenswert?

Für den Zweck auch ohne "aufwendige" Nachfilterung ausreichend dürften 
bspw. der LTC3260 (invertierende Ladungspumpe + zwei einstellbare, pos. 
und neg. LDOs) oder LM27762 (Funktion wie LTC, aber anderer Ein- und 
Ausgangsspannungsbereich) sein. Den LM gibt's bspw. bei Mouser für z.Z. 
1.65€ exkl. USt
Ein paar Messergebnisse mit dem LM27762 hinter einem Isolator/DC/DC 
(ISOW7841) und einem anderen 24-Bit ADC finden sich in 
http://www.ti.com/lit/ug/tidudp2a/tidudp2a.pdf

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


Lesenswert?

Eine ähnliche Diskussion, in der ich auch den LM27761 ins Gespräch 
gebracht habe, wird hier geführt:

Beitrag "Lowdropregler gesucht"

Matthias W. schrieb:
> Dazu braucht es wohl Präzisionswiderstände und ggf. auch Op-Amps. Das
> Problem verlagert sich damit nur.

Wenn man natürlich nur einen Hammer kennt, sieht jedes Problem wie ein 
Nagel aus. Beschäftigt man sich aber ein bisschen mit 
Präzisionsmesstechnik, insbesondere der Konstruktion hochauflösender und 
hochgenauer Multimeter, stellt man jedoch fest, dass es auch noch andere 
Schaltungstechniken gibt.

Bei niedriger Signalbandbreite, z.B. den genannten Temperaturfühlern, 
kann man nämlich auch ganz hervorragend mit geschalteten Kondensatoren 
arbeiten, um einen Pegelversatz zu erzielen und intrinsisch hochpräzise 
Spannungsteiler und -vervielfacher zu realisieren. Der Klassiker hierfür 
wäre der LTC1043, sein Nachfolger der LTC6943. Allerdings bräuchte solch 
ein Baustein vermutlich auch eine negative Versorgungsspannung, aber 
dafür könnte dessen Ausgangsspannung genau in den optimalen 
Eingangsspannungsbereich des ADC transformieren.

von Arc N. (arc)


Lesenswert?

Andreas S. schrieb:
> Bei niedriger Signalbandbreite, z.B. den genannten Temperaturfühlern,
> kann man nämlich auch ganz hervorragend mit geschalteten Kondensatoren
> arbeiten, um einen Pegelversatz zu erzielen und intrinsisch hochpräzise
> Spannungsteiler und -vervielfacher zu realisieren. Der Klassiker hierfür
> wäre der LTC1043, sein Nachfolger der LTC6943. Allerdings bräuchte solch
> ein Baustein vermutlich auch eine negative Versorgungsspannung, aber
> dafür könnte dessen Ausgangsspannung genau in den optimalen
> Eingangsspannungsbereich des ADC transformieren.

Eine andere Option, hier nicht ganz so kompakt aufbaubar, wäre es einen 
Schalter/ein Relais vor den "Präzisions"-Spannungsteiler zu setzen. Zur 
Selbstkalibrierung wird dann zwischendurch VREF auf den Spannungsteiler 
durchgeschaltet und die Spannung gemessen bzw. wirft der ADC dann direkt 
das Teilungsverhältnis aus. Durch die relativ hohe Eingangsimpedanz des 
ADCs dürfte sich auch der Fehler bei einem relativ hochohmig ausgelegten 
Spannungsteiler in Grenzen halten.
Die Frage ist hier mal wieder: Wie genau soll/muss es werden?
Die Spannungsabhängigkeit der Widerstände bekommt man so nicht raus.

von Joe F. (easylife)


Lesenswert?

Arc N. schrieb:
> Die Spannungsabhängigkeit der Widerstände bekommt man so nicht raus.

Spannungsabhängige Widerstände?

von Arc N. (arc)


Lesenswert?

Joe F. schrieb:
> Arc N. schrieb:
>> Die Spannungsabhängigkeit der Widerstände bekommt man so nicht raus.
>
> Spannungsabhängige Widerstände?

Ja, nicht nur Varistoren auch fast alle anderen Widerstände ändern sich 
in Abhängigkeit der Spannung (das ist auch ein anderer Effekt als die 
Widerstandsänderung aufgrund von Selbsterwärmung)
https://www.mouser.com/pdfdocs/Welwyn-VCR-Characteristics.pdf
https://ws680.nist.gov/publication/get_pdf.cfm?pub_id=9237
https://www.electronicsweekly.com/news/products/passives/dont-forget-the-voltage-coefficient-of-your-resistors-2012-05/
Wird zumindest bei Präzisions- und/oder Hochspannungswiderständen immer 
spezifiziert bspw.
http://www.vishaypg.com/docs/63001/63001.pdf
https://www.ohmite.com/assets/docs/res_hvc.pdf?r=false

von Matthias W. (matt007)


Lesenswert?

Joe F. schrieb:
> Dieses Problem ist unabhängig davon, ob du nun unipolar oder bipolar
> versorgst.

Ja Joe, wenn ich jedesmal 2 Teiler aufbaue.

Wenn ich jedoch bipolar arbeite brauche ich nur einen Teiler. Damit ist 
dieses Problem dann weg.

Es ist möglich einen großen Widerstand vor Vin+ zu schalten, einen 
kleinen Widerstand zwischen Vin+ und Vin- und einen mittleren Widerstand 
vor Vin-.

Damit braucht es keinen 2. Teiler.

von Matthias W. (matt007)


Lesenswert?

Arc N. schrieb:
> der LTC3260 (invertierende Ladungspumpe + zwei einstellbare, pos.
> und neg. LDOs)

Danke Arc für die wertvollen Hinweise.
"100μA Quiescent Current in Burst Mode® Operation with Both LDO 
Regulators On"

Steht bei Mouser mit 7,19€+Steuer.

> oder LM27762 (Funktion wie LTC). 1.65€ exkl. USt

das ist eine Überlegung wert. 5 Kondensatoren, 4 Widerstände.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm27762.pdf
"390-μA QuiescentCurrent(Typical)"

von Matthias W. (matt007)


Lesenswert?

Andreas S. schrieb:
> Bei niedriger Signalbandbreite..
> hervorragend mit geschalteten Kondensatoren
> arbeiten, um einen Pegelversatz zu erzielen und intrinsisch hochpräzise
> Spannungsteiler und -vervielfacher zu realisieren.

Danke Andreas !
die Idee ist grundsätzlich gut. LTC6943 steht bei Mouser mit 7,29€+ 
Steuer.
damit kostet das Teil mehr als ein ADS1148.

> Allerdings bräuchte solch
> ein Baustein vermutlich auch eine negative Versorgungsspannung,

ja. Sparen tut man sich da leider nichts.

> aber dafür könnte dessen Ausgangsspannung genau in den optimalen
> Eingangsspannungsbereich des ADC transformieren.

ja. Es braucht jedoch ebenfalls einen Spannungsteiler. Zudem muss man 
aufpassen weil der Umladekondensator mit 1uF wesentlich größer ist als 
die Umladekondensatoren in den AD-Wandlern selbst.

Analog Devices gibt in den Datenblättern zu AD7714 oder AD7798 an wie 
groß externe Widerstände sein dürfen um den Fehler durch das rasche 
Aufschalten der wenigen pF im chip auf den Eingang klein zu halten.

Um dies zu lösen hat Analog Devices einen Bufferverstärker integriert. 
Nur schafft dieses es eben nicht nach Masse und auch nicht nach VCC. Das 
ist der Preis wenn auf eine extra +-Versorgung verzichtet wird.

Wenn beim LTC6943 noch ein Buffer vorgeschaltet wird entstehen weitere 
Kosten und Fehler.

Es scheint wirklich einfacher zu sein diese negative Versorgung am 
ADS1148/1248 zu nutzen so wie es der Hersteller angedacht hat.

von Matthias W. (matt007)


Lesenswert?

Arc N. schrieb:
> Die Spannungsabhängigkeit der Widerstände bekommt man so nicht raus.

die Temperaturabhängigkeit auch nicht, denn 50V zum testweisen 
Aufschalten auf den Teiler hat man auf der Platine nicht.

von Matthias W. (matt007)


Lesenswert?

Arc N. schrieb:
> Die Frage ist hier mal wieder: Wie genau soll/muss es werden?

man muss schauen welche Genauigkeit noch preisgünstig erreichbar ist. 
Ein bezahltes Projekt wo Kosten keine Rolle spielen ist das nicht.

es geht einfach nur um das mit sinnvollen Mitteln erreichbare.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


Lesenswert?

Matthias W. schrieb:
> die Idee ist grundsätzlich gut. LTC6943 steht bei Mouser mit 7,29€+
> Steuer.
> damit kostet das Teil mehr als ein ADS1148.

Damit kostet das Teil wesentlich weniger als ein Spannungsteiler mit 
einer entsprechenden Langzeitstabilität. Du benötigst ja einen 
Spannungsteiler, um die maximal 50V auf den Eingangsspannungsbereich des 
ADC umzusetzen. Wenn die Stabilität einigermaßen passabel sein soll, 
dürfen hierfür natürlich keine diskreten Einzelwiderstände zum Einsatz 
kommen, sondern ausschließlich integrierte Spannungsteiler mit den 
passenden Gleichlaufeigenschaften. Bei zu großem Teilerverhältnis muss 
man aber auch auf die schon erwähnte Spannungsabhängigkeit sowie 
Eigenerwärmung achten.

> ja. Es braucht jedoch ebenfalls einen Spannungsteiler. Zudem muss man
> aufpassen weil der Umladekondensator mit 1uF wesentlich größer ist als
> die Umladekondensatoren in den AD-Wandlern selbst.

Ja, natürlich muss dieser Kondensator deutlich größer sein. Und der 
externe Speicherkondensator zwischen Pin 6/11 bzw. 7/12 muss ja eine 
ähnliche Kapazität wie der Umladekondensator haben. OPs bzw. Treiber 
mögen meist keine kapazitive Lasten am Ausgang, so dass man diese 
minimieren muss. Allerdings muss man die Stromspitze, die während der 
Sample- bzw. Umschaltphase des ADC entsteht, auffangen, ohne dass die 
Spannung zu sehr beeinflusst wird. Aus diesem Grund möchte der ADC 
eigentlich eine möglichst große externe Kapazität am Eingang sehen!

> Analog Devices gibt in den Datenblättern zu AD7714 oder AD7798 an wie
> groß externe Widerstände sein dürfen um den Fehler durch das rasche
> Aufschalten der wenigen pF im chip auf den Eingang klein zu halten.

Ebenso ist die Ladungsinjektion durch den Multiplexer zu 
berücksichtigen.

> Wenn beim LTC6943 noch ein Buffer vorgeschaltet wird entstehen weitere
> Kosten und Fehler.

Wenn es um die Erfassung eines niederohmigen Sensors geht, kann man ggf. 
auf den Buffer verzichten. Sobald der Umschaltkondensator und der 
nachgeschaltete Haltekondensator die Eingangsspannung übernommen haben, 
fließt kein Eingangsstrom mehr. Ggf. reicht dann ein kleiner Kondensator 
am Eingang. Apropos Eingang: bei solchen hochauflösendemn Schaltungen 
muss man natürlich auch die ESD-Schutzmaßnahmen so auslegen, dass sie 
die Messung nicht beeinflussen.

> Es scheint wirklich einfacher zu sein diese negative Versorgung am
> ADS1148/1248 zu nutzen so wie es der Hersteller angedacht hat.

Ja, das wäre vermutlich eher sinnvoll.

Mein Hinweis auf den LTC1043/6943 bezog sich auf die unhaltbare 
Behauptung, man benötige für solche Pegelumsetzung zwingend resistive 
Spannungsteiler.

von Matthias W. (matt007)


Lesenswert?

Andreas S. schrieb:
> Damit kostet das Teil wesentlich weniger als ein Spannungsteiler mit
> einer entsprechenden Langzeitstabilität.

Ja Andreas !

damit kostet das Teil auch weniger als 1 einziger Präzisionswiderstand:
https://www.buerklin.com/de/praezisions-metallfolienwiderstand-500-500r-06w-001/p/35e288

preisgünstig erscheinen Standard-Dünnfilmteiler wie z.B. 
https://www.mouser.de/datasheet/2/427/vtfstd-240561.pdf
"However, if  you  can  not  find  the  standard  network   you   need, 
call   applications   engineering   at   (716)   283-4025,   as   we 
may   be   able   to   meet   your   requirements   with   a 
semicustom   “match”   for   a   quick   delivery."

wenn kein Standardteil passt - was wahrscheinlich ist - so wird es wohl 
recht teuer.

nur was bringen solche Vergleiche?

man muss sehen was man bezahlen will und kann.

von Matthias W. (matt007)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Andreas S. schrieb:
> Wenn es um die Erfassung eines niederohmigen Sensors geht, kann man ggf.
> auf den Buffer verzichten.

leider ist das hier eher nicht der Fall. Der Spannungsteiler ist nicht 
sehr niederohmig.

Analog Devices zeigt dieses Bild im Datenblatt. Demnach sieht es so aus 
als ob im ungepufferten Mode bei Anschluß externer Kapazität von 50pF 
bei Gain=4 ein Widerstand von 21k nicht überschritten werden sollte um 
einen Fehler im 16bit Betrieb zu vermeiden.

Bei 20bit Betrieb sind es 16k.

Wenn der externe Kondensator auf 5000pF vergrößert wird werden zulässige 
Serienwiderstände von 540 Ohm bzw. 340 Ohm angegeben.

Das klingt wirklich sehr niederohmig.

Wenn die Rechnung stimmt und ich das richtig verstehe treten spürbare 
Fehler auf wenn man ohne Buffer arbeitet und am Eingang zu viel 
Kapazität und zu großen Serienwiderstand angeschlossen hat.

Das klingt jedenfalls so.

Im Vergleich dazu erscheint der ADS1147/ADS1247 viel unproblematischer. 
Laut Datenblatt liegt der Eingangswiderstand ggf. bei ~500 MOhm.

von Matthias W. (matt007)


Lesenswert?

Andreas S. schrieb:
> Ebenso ist die Ladungsinjektion durch den Multiplexer zu
> berücksichtigen.

ja Andreas.

das macht der Hersteller im Datenblatt wenn man den internen Multiplexer 
nimmt. Anders ist es wenn man einen externen Mux vorschaltet, der in 
hochwertiger Ausführung ggf. teurer sein kann als der AD-Wandler-Chip.

integrierte Lösungen können ggf. kostengünstig sein wenn man das damit 
machen kann was man vorhat ohne viele teure externe Teile zu benötigen.

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]
  • [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.