2,5V Pegel zwischen 0V / 5V schalten

[Felix K. (f60)]

Hallo zusammen,

nachdem mir das Forum hier schon oft mit alten Beiträgen weitergeholfen 
hat habe ich mich jetzt mal angemeldet da ich zu diesem Thema nichts 
gefunden habe.

Ich bin auf der Suche nach der einfachsten Möglichkeit einen konstanten 
Ausgangspegel von 2,5V zu erzeugen den man wahlweise auf 0V oder 5V 
schalten kann.

Als microcontroller verwende ich ein STM32 mit 3,3V Versorgung.


Ich habe mir die folgenden 2 Varianten überlegt und wollte mal in 
Erfahrung bringen was ihr Profis dazu sagt oder ob es einfachere/bessere 
Methoden gibt.


Variante 1:

Mit einem level shifter ein 3,3V PWM Signal zu 5V wandeln und dieses 
danach mit einem Tiefpass zu einer stabile Ausgangsspannung glätten.
Vorteile:
- nur ein IO pin benötigt
- kompakt
Nachteile:
- langsam?



Variante 2:
Mit einem Spannungsteiler einen 2,5V Pegel erzeugen und diesen dann mit 
zwei Mosfets entweder auf 0V oder 5V schalten. Auch hier brauche ich 
einen level shifter um am oberen Mosfet eine geeignete Gate-Source 
Spannung zu haben.
Vorteile:
- zuverlässiger?

Nachteile:
- mehr Bauteile
- es werden zwei IO pins beötigt
- beide Mosfets müssen gleichzeitig geschalten werden


Ich hoffe ich habe mir dabei nichts total falsches überlegt und ihr 
könnt mir dabei weiterhelfen.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Felix K. schrieb:
> Ich bin auf der Suche nach der ... Möglichkeit einen konstanten
> Ausgangspegel von 2,5V zu erzeugen den man wahlweise auf 0V oder 5V
> schalten kann.

Genau. Einen konstanten Ausgangspegel, den man schalten kann.
Logik ist nicht so dein Ding, oder?

Ich rate mal, was du evtl. wollen könntest: an einem Punkt der Schaltung 
wahlweise 0V, 2.5V oder 5V erzeugen. Gesteuert von einem µC, der 3.3V 
Logikpegel hat? Hast du wenigstens eine 5V Versorgung verfügbar? Und wie 
belastbar muß die Spannung sein?

[Ludwig V. (Gast)]

Bei Variante 2 brauchst Du einen P-Kanal Mosfet um nach +5V ziehen zu 
können.
Source an +5.
Grüße Ludwig

[Felix K. (f60)]

Axel S. schrieb:
> Ich rate mal, was du evtl. wollen könntest: an einem Punkt der Schaltung
> wahlweise 0V, 2.5V oder 5V erzeugen.

Ok das war wirklich etwas schlecht formuliert von mir aber da hast du 
richtig geraten :D

Ja ich habe eine 5V Versorgung.
Die Last ist vernachlässigbar da der Pegel nur von einem anderen Gerät 
wieder eingelesen wird.

[Stefan F. (Gast)]

Nette Knobelaufgabe.

Das sollte mit einem Rail2Rail OP-Amp gehen, der mit 5V versorgt wird 
(z.B. einem MCP6001):

+3,3V o------+
             |  
      10kΩ  |~|
            |_|                ________
             |                |        |
I/O Pin o----+----------------|+       |
             |                |       Q|----+------o out
      10kΩ  |~|           +---|-       |    |
            |_|           |   |________|    |
             |            |                 |
GND o--------+----[===]---+---[===]---------+
                   10kΩ        15kΩ

LOW      -> 0 Volt
Tristate -> 2,5V
HIGH     -> 5V

[Stefan F. (Gast)]

Wenn du PWM machst, könntest du einen 5V toleranten Ausgang mit externem 
Pull-Up auf 5V verwenden:

+5V o----+
         |
        |~| 1kΩ
        |_|
         |    10kΩ
PWM o----+---[===]---+-----o out
                     |
                    === 100nF
                     |
GND o----------------+

Da hast du aber entweder ein bisschen Ripple auf dem Ausgangssignal oder 
es wird (mit großen Kondensator) träge, wie du schon erkannt hast. 
Außerdem wird es Lastabhängig, da die Schaltung relativ hochohmig ist. 
Das Problem hättest du beim OP-Amp nicht.

Wie schnell soll sich die Spannung denn ändern können?

[. . (Gast)]

viel Spaß.

[Stefan F. (Gast)]

.. schrieb:
> viel Spaß.

Geiler Lösungsansatz, Hut ab!

Wie bist du darauf gekommen?

[. . (Gast)]

Ich mache Dinge möglich. :P

[Wolfgang (Gast)]

Deine 2.5V kannst du alternativ auch erzeugen, indem du die Schaltung so 
konzipierst, dass sie bei offenem Eingang diese 2.5V ausgibt.
Den GPIO STM32 musst du dafür nur in den High-Z Zustand schalten.

[Stefan F. (Gast)]

Wolfgang schrieb:
> Deine 2.5V kannst du alternativ auch erzeugen, indem du die
> Schaltung so
> konzipierst, dass sie bei offenem Eingang diese 2.5V ausgibt.
> Den GPIO STM32 musst du dafür nur in den High-Z Zustand schalten.

Wie kommt er dann auf 5V?

[Ach Du grüne Neune (Gast)]

.                                                . schrieb im Beitrag 
#6112125:
> Ich mache Dinge möglich. :P

Jaa, sehr gut! Jetzt ärgert mich das ein wenig, dass ich nicht auch auf 
diese geniale Lösung gekommen bin. ?

[Felix K. (f60)]

Vielen Dank euch allen, werde jetzt die Lösung mit den Transistoren 
verwenden.
Trotzdem auch danke an Stefan, die OPV lösung sollte auch klappen.

[Wolfgang (Gast)]

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Wie kommt er dann auf 5V?

Genauso wie der OpAmp ;-)