Spannung verschieben

[Leon W. (leonw_04)]

Hallo,

Ich möchte ein Signal -15-0V auf 0-4V verschieben. Ich habe mir schon 
eine menge andere Threads angeguckt und da wir dauernd von 
Operationsverstärkern geredet, aber ich verstehe nicht wie ich das 
berechnen soll.

Kann mir da bitte jemand weiter helfen

Danke schon mal im voraus

[Wolfgang (Gast)]

Leon W. schrieb:
> Kann mir da bitte jemand weiter helfen

U_a = - R2/R1 * U_i

Bei R1 muss bei dir aso 3.75 mal so groß wie R2 sein.

[Wolfgang (Gast)]

p.s.
Was meinst du mit "verschieben"?

Wenn man -15..0V wirklich irgendwohin verschiebt, bleibt der Bereich 
immer noch 15V breit und nicht 4V.

[Stefan F. (Gast)]

Was ist das für ein Singal. Den Spannungsbereich hast du genannt, es 
sind aber noch andere Infos nötig. Zum Beispiel die Frequenz. Wo komt 
das Signal und und wo geht es hin? Wie stark darf die Quelle belastet 
werden, wie hoch wird der Konverter belastet? Wie viel Abweichung, 
Verzerrung und Rauschen ist akzeptabel. Welche Stromversorgung steht zur 
Verfügung?

[Leon W. (leonw_04)]

Also es ist eine ganz einfache Spannungsmessung. Der Ausgang geht zum 
ADS1115 einem ADC. Die Quelle soll eigentlich so ziemlich unbelastet 
bleiben maximal 10mA. Als Stromversorgung steht eine 5V Spannungsquelle 
bereit

[Leon W. (leonw_04)]

Wolfgang schrieb:
> p.s.
> Was meinst du mit "verschieben"?
>
> Wenn man -15..0V wirklich irgendwohin verschiebt, bleibt der Bereich
> immer noch 15V breit und nicht 4V.

Ja verschieben ist nicht das richtige Wort, aber mir ist kein besseres 
Wort eingefallen.

[Oliver R. (roliver75)]

Hallo,

Schaltplan? warum -15 bis 0, wenn die Schaltung keine gemeinsamem Masse, 
sprich GND/Erde haben, ist es auch möglich einfach die Polung zu 
tauschen dann ist es +15 bis 0. Aber immer noch 15 als Max, mit einem 
Spannungsteiler wie oben kann man es auf 0 - 4 dann bringen...


nur mal so in blaue gedacht ;-)


Gruß

Oliver

[Leon W. (leonw_04)]

Oliver R. schrieb:
> Hallo,
>
> Schaltplan? warum -15 bis 0, wenn die Schaltung keine gemeinsamem Masse,
> sprich GND/Erde haben, ist es auch möglich einfach die Polung zu
> tauschen dann ist es +15 bis 0. Aber immer noch 15 als Max, mit einem
> Spannungsteiler wie oben kann man es auf 0 - 4 dann bringen...
>
> nur mal so in blaue gedacht ;-)
>
> Gruß
>
> Oliver

Masse ist miteinadner verbunden sonst hätte ich es so gelöst.

[Stefan F. (Gast)]

Wolfgang schrieb:
> Bei R1 muss bei dir aso 3.75 mal so groß wie R2 sein.

Damit meint er wohl diese Grundschaltung: 
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210141.htm

Als Operationsverstärker würde ich einen MCP34071 versuchen.

R1 = 37.5kΩ und R2=10kΩ

[Ach Du grüne Neune (Gast)]

Aus den minus 15 Volt wird vor dem Eingang mit einem Spannungsteiler 
(10k und 1k) ca. minus 1,5 Volt erzeugt. Mit dem 100k Trimmer kannst du 
die Verstärkung auf plus 4 Volt genau einstellen.

[MaWin (Gast)]

Leon W. schrieb:
> Ich möchte ein Signal -15-0V auf 0-4V verschieben.

Man muss dazu nichts verstärken um aus 15V nur 4V zu machen, man muss 
nur abschwächen und dazu reicht ein Spannungsteiler, also 2 Widerstände.

        +5.45V
          |
         10k
          |
          +--- 0..4V
          |
        27.5k
          |
-15..0V --+

Hat man keine referenzstabilen 5.45V, hilft ein dritter Widerstand.

[Wolfgang (Gast)]

Leon W. schrieb:
> Als Stromversorgung steht eine 5V Spannungsquelle bereit

Ach Du grüne Neune schrieb:
> DC-Verstaerker_inv.png

Das passt nicht.

[Ach Du grüne Neune (Gast)]

Wolfgang schrieb:
> Das passt nicht.

Ach so, das sehe ich jetzt erst. Ich nehme alles wieder zurück. Sorry.

[Stefan F. (Gast)]

MaWin schrieb:
> Hat man keine referenzstabilen 5.45V, hilft ein dritter Widerstand.

Wie denn?

[Max (Gast)]

>Wie denn?
Wenn man 12V hat, dann ein Spannungsteiler 12V->Masse, der aus 12V eben 
die 5.45V macht.
Dann die beiden Rs gleichzeitig so skalieren, dass der 
Parallelwiderstand aus beiden 10k ergibt.

[Max (Gast)]

Beispiel: ein 5.45k Widerstand und ein 6.55k. Dann hast Du 5.45V bei 
12V.
Parallelwiderstand ist 2.97k. Denn muss man auf 10k bringen, indem man 
beide Widerstände x3.36 nimmt. Dann hat man also einen 22k und einen 
18.3k Widerstand. Oder 18k oder 18k+300Ohm.

[Leon W. (leonw_04)]

Wenn ich jetzt zum Beispiel diesen Operationsverstärker nehme muss ich 
dann -16V und +16V anschließen oder geht auch -12V und +12V ?

https://www.pollin.de/p/operationsverstaerker-lm258n-100968

[Max (Gast)]

replace("Denn muss","Den muss");

[Max (Gast)]

Wie MaWin schon sagt brauchst Du keinen Operationsverstärker.

[Stefan F. (Gast)]

Max schrieb:
> Beispiel: ein 5.45k Widerstand und ein 6.55k. Dann hast Du 5.45V bei
> 12V.

Ok danke. Das setzt allerdings eine recht stabile Spannung voraus, nehme 
ich an. Sollte man bedenken.

[Sebastian S. (amateur)]

...aus 12V -> 5,45V machen ist nicht ganz einfach, wenn:
>>Als Stromversorgung steht eine 5V Spannungsquelle bereit

[Wolfgang (Gast)]

Stefanus F. schrieb:
> Als Operationsverstärker würde ich einen MCP34071 versuchen.

Und woher kann man den bekommen?

[Stefan F. (Gast)]

Leon W. schrieb:
> Wenn ich jetzt zum Beispiel diesen (LM258) Operationsverstärker
> nehme muss ich dann -16V und +16V anschließen oder
> geht auch -12V und +12V ?

Es geht mit +/-12V. Aber wenn er mehr als 5V ausgibt, riskierst du, 
deinen ADC kaputt zu machen. Also noch einen Schutzwiderstand 
dazwischen.

Wenn du den von mit empfohlenen MCP34071 nimmst, brauchst du nur eine 
+5V Versorgung.

[Leon W. (leonw_04)]

Sebastian S. schrieb:
> ...aus 12V -> 5,45V machen ist nicht ganz einfach, wenn:
>>>Als Stromversorgung steht eine 5V Spannungsquelle bereit

Eine 12V Stromquele würde auch bereit stehen aber nicht stabil, da diese 
sehr oft belastet wird.

[Leon W. (leonw_04)]

Stefanus F. schrieb:
> Wenn du den von mit empfohlenen MCP34071 nimmst, brauchst du nur eine
> +5V Versorgung.

Aber den Operationsverstärker finde ich nirgendswo

[Stefan F. (Gast)]

Wolfgang schrieb:
> Und woher kann man den bekommen?

Weiss ich nicht. Alternativ dürfte auch ein halber MCP34072 gehen.

Oder ein  MCP6001 oder ein halber MCP6002 (achtung, der verträgt maximal 
6V Versorgungsspannung).

[Stefan F. (Gast)]

Leon W. schrieb:
> Aber den Operationsverstärker finde ich nirgendswo

Auch ich Nase, der heisst MC34071 ohne P. Conrad hat den 2-Fachen 
MC34072 im Programm.

[Michael B. (laberkopp)]

Wolfgang schrieb:
> Und woher kann man den bekommen?

Nirgends, den gibt es nicht.

Es gibt einen MC34072, aber das ist nur eine single supply OpAmp wie 
LM358 und kein Rail-To-Rail OpAmp wie MCP6001.

[Leon W. (leonw_04)]

Michael B. schrieb:
> Wolfgang schrieb:
> Und woher kann man den bekommen?
>
> Nirgends, den gibt es nicht.
>
> Es gibt einen MC34072, aber das ist nur eine single supply OpAmp wie
> LM358 und kein Rail-To-Rail OpAmp wie MCP6001.

Aber der Mcp6001 kann nur - 1 Volt bis 6 Volt an den Eingängen das ist 
bei mir zu wenig

[Sebastian S. (amateur)]

>Eine 12V Stromquele würde auch bereit stehen aber nicht stabil, da diese
>sehr oft belastet wird.
Ich denke, wenn Du messen und nicht Fahrkarten verkaufen willst, so 
kommst Du um irgend etwas Stabiles nicht herum.

[qx (Gast)]

Vielleicht sind die Nutzdaten ja auch Digital, geht für mich hier nicht 
hervor. Dann könnte man es auch mit einem Optokopler realisieren.

[Stefan F. (Gast)]

Leon W. schrieb:
> Aber der Mcp6001 kann nur - 1 Volt bis 6 Volt an den Eingängen das ist
> bei mir zu wenig

Das passt schon. Beide Eingänge werden immer ungefähr 0 Volt haben 
(wegen der Gegenkoppelung).

[Stefan F. (Gast)]

Ich sehe gerade, dass der MC3407x die geforderten 4V Ausgangsspannung 
bei 5V Versorgungsspannung nur typischerweise schafft. Garantiert sind 
3,7V.

[Toxic (Gast)]

Zum experimentieren oder zur direkten Verwendung - siehe Anhang

Der untenstehende Link duerfte von allgemeinem Interesse sein - 
Berechnungen aller Art fuer Opmps und mehr......
http://earmark.net/gesr/opamp/

Fuer das LTspice-Beispiel hatte ich dazu diesen Link verwendet
http://earmark.net/gesr/opamp/gain_offset.htm

[Leon W. (leonw_04)]

Stefanus F. schrieb:
> Leon W. schrieb:
> Aber der Mcp6001 kann nur - 1 Volt bis 6 Volt an den Eingängen das ist
> bei mir zu wenig
>
> Das passt schon. Beide Eingänge werden immer ungefähr 0 Volt haben
> (wegen der Gegenkoppelung).

Die Gegenkopplung habe ich total vergessen, ich dachte die - 15V liegen 
direkt an.

[Stefan F. (Gast)]

Ohne negative Versorgungsspannung kommt (soweit ich weiß) gar kein 
Operationsverstärker ganz auf 0V runter. Ist das ein Problem für dich, 
Leon? Falls ja, brauchst du wohl eine negative Versorgungsspannung.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Reichen nicht auch 0-3,75V am Ausgang? Wenn ja:

         +5V
          |
         10k
          |
          +--- 0..3,75V
          |
         30k
          |
-15..0V --+

[Leon W. (leonw_04)]

Stefanus F. schrieb:
> Ohne negative Versorgungsspannung kommt (soweit ich weiß) gar kein
> Operationsverstärker ganz auf 0V runter. Ist das ein Problem für dich,
> Leon? Falls ja, brauchst du wohl eine negative Versorgungsspannung.

Nein ich weiß nur nicht wie sich der Operationsverstäeker verhält bei 
0V, da das dies oft vorkommt. Die eigentlich zu messende Spannung liegt 
um die 12V

[Stefan F. (Gast)]

Leon W. schrieb:
> Die eigentlich zu messende Spannung liegt um die 12V

??? Ich dachte sie liegt im Bereich zwischen -15 und 0 Volt!

> ich weiß nur nicht wie sich der Operationsverstäeker verhält bei 0V

Der MC34071 geht am Eingang bis 0V runter, der MCP6001 geht sogar bis 
-0,3V. Beide reicht für deinen Fall aus.

[Wolfgang (Gast)]

Leon W. schrieb:
> Nein ich weiß nur nicht wie sich der Operationsverstäeker verhält bei
> 0V, da das dies oft vorkommt.

Ob das öfter vor kommt oder nicht, ist dem OP ziemlich egal, solange er 
dabei nicht außerhalb der Maximum Ratings betrieben wird.
Bei einfacher Versorgungsspannung kommt auch ein R2R-OP nicht sauber an 
die 0 ran, sobald ein Ausgangsstrom fließt. Schon der Strom für die 
Gegenkopplung zieht etwas am Pegel.
Um zu klären, wie groß der Effekt ist, könnte man z.B. ins Dateblatt 
gucken. Beim MC34071 wären das die Fig. 11 und 12.

[Leon W. (leonw_04)]

Stefanus F. schrieb:
> Leon W. schrieb:
> Die eigentlich zu messende Spannung liegt um die 12V
>
> ??? Ich dachte sie liegt im Bereich zwischen -15 und 0 Volt!
>
> ich weiß nur nicht wie sich der Operationsverstäeker verhält bei 0V
>
> Der MC34071 geht am Eingang bis 0V runter, der MCP6001 geht sogar bis
> -0,3V. Beide reicht für deinen Fall aus.

Ja die liegt auch zwischen - 15 und 0, habe das - vergessen
OK dann werde ich mir den Mcp6001 bestellen.

[Joe F. (easylife)]

Was ist denn nu mit Yalus Frage, ob 0..3,75V als Ausgangsbereich für den 
Eingangsbereich -15V ... 0V auch ausreichend ist?

Da brauchste dann so rein gar nix bestellen...

Mir fiele da auch noch ein Widerstandsteiler ein, der -15..0V auf 0.2 
bis 3.8V skaliert.... ;-)

           +5V
            |
           10k
            |
            +----+--- 0.2 .. 3.8V
            |    |
           33k  820k
            |    |
-15 .. 0V --+----+

[flicflac (Gast)]

Joe F. schrieb:
> Mir fiele da auch noch ein Widerstandsteiler ein, der -15..0V auf 0.2
> bis 3.8V skaliert.... ;-)

Sehr schön daran, daß man eben nicht bis ganz an den 0V/GND Pegel muß.
(Und damit auch für praktisch alle ADCs einlesbar.) Eventuell - leider
nicht ganz sicher - ein eleganter Lösungsansatz. Wer weiß schon, ob...

Leon W. schrieb:
> Die eigentlich zu messende Spannung liegt um die 12V

Du meinst wohl: "Der zu messende Wert wird meist ca. -12V sein."
Denn 12V sind nicht -12V, und schon gar keine 0-15V.

Für die Messung eines kontinuierlich variablen Signales, das 0 bis -15V
überstreicht, ist es irrelevant, ob es "öfter mal -12V ist" als anders.


Schade, daß so oft die realen Tatsachen weggelassen/verschwiegen, und
auch nicht ersatzweise korrekt z.B. der genaue zeitliche Verlauf des 
Eingangssignales genannt wird (Umschreibung der "Signalnatur"). Ganz
zu schweigen davon, daß man auch von Weiterverarbeitung nichts weiß.

Man "sieht" einfach nicht wirklich, was an Aufwand gerechtfertigt ist,
oder ob der bisher betriebene/geplante Aufwand überhaupt ausreicht...


Du solltest besser auf den Punkt kommen, was Du hast (Hardware - woher 
kommen diese 0 bis -15V? Und wohin sollen diese 0-5V gehen?), was die 
kann und will (Datenblatt/-blaetter), und was damit genau gemacht werden 
soll ("der Zweck des Ganzen"), @Leon. Sonst könnten 5 (oder 15) weitere 
sehr elegante (aber schlußendlich doch unpassende) Lösungen ins Land 
gehen - viel geistige Arbeit, ohne daß Du aktuell profitierst davon.

[Stefan F. (Gast)]

Die Lösung mit dem Spannungsteiler an einer Referenzspannung verschiebt 
das Potential:

Aus -15 V wird 0 V
Aus   0 V wird 4 V

Die Lösung mit dem Operationsverstärker invertiert es:

Aus -15 V wird 4 V
Aus   0 V wird 0 V

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

MaWin schrieb:
> Hat man keine referenzstabilen 5.45V, hilft ein dritter Widerstand.

Immer noch die beste Lösung. Da der TE da irgendwo +12V in der Schaltung 
hat, ist es leicht, daraus die 5,45V zu gewinnen. So muss man gar nicht 
erst mit negativen Versorgungsspannungen hantieren und mit aufwendigen 
OpAmp Schaltungen. Die einzige Forderung ist, das die zu messende 
Spannung ein wenig Strom liefern kann.

[Stefan F. (Gast)]

Matthias S. schrieb:
> Immer noch die beste Lösung.

Ja, das sehe ich inzwischen ebenso.