Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Signal verstärken


von Harald M. (checkers)


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Hallo ihr lieben,

Ich muss an meinem Fahrzeug ein Signal von 0-3.3v auf 0-5v verstärken. 
Der Anschluss hat einmal eine Versorgungsspannung 5v, Signal 0-3.3v und 
Masse. Ich bin ein absoluter Leihe was das angeht und wäre über jede 
Antwort sehr froh.

Mit freundlichen Grüßen
Harald

: Verschoben durch Moderator
von MaWin (Gast)


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Harald M. schrieb:
> Leihe was das angeht

Auch Laie in deutscher Rechtschreibung, nun ja.

Ein sogenannter Rail-To-Rail Operationsverstärker wie LMV321 löst mit 2 
Widerständen und einem 100nF Abblockkondensator zwischen VCC und GND 
dein Problem

https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210151.htm

R1=33kOhm, R2=50-33=17kOhm.

Aber: ob die Schaltung all das erfüllt, was du NOCH NICHT gesagt hast, 
wie Genauigkeit, Geschwindigkeit, Störfestigkeit, das weiss niemand.

von Harald W. (wilhelms)


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Harald M. schrieb:

> Ich muss an meinem Fahrzeug ein Signal von 0-3.3v auf 0-5v verstärken.

Das macht man normalerweise mit Hilfe eines integriertem
Operationsverstärkers(OPV). Es gibt hier im Tutorial eine
ganz gute Beschreibung davon:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverstärker-Grundschaltungen

Für eine passende Beschaltung solcher ICs sollte man aber schon
einige Grundkenntnisse der Elektronik haben, Insbesondere für
Schaltungen in Kraftfahrzeugen. Such Dir in Deinem Umfeld wen
mit besseren Grunkenntnissen in Elektronik.

> Mit freundlichen Grüßen
> Harald

Dito

von Christian B. (luckyfu)


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Erwähnt werden sollte, dass das Ziel mit den Vorgaben nicht erfüllbar 
ist. Auch ein Rail to Rail OPV schafft es nicht auf 100% 
Betriebsspannung im Ausgang. Du wirst nach dem OPV mit ca. 0,2-4,8V 
Aussteuerbereich leben müssen. Willst du das nicht musst du an der 
Spannungsversorgung was drehen. Statt 0 und 5V müsstest du dem OPV 
-0,23V (z.B. LM7705) und etwas mehr als 5V, 5,3-5,5V zur Verfügung 
stellen, dafür benötigst du einen sogenannten Step up Konverter. 
Allerdings, wie gesagt, nur notwendig wenn du die Grenzen komplett 
ausnutzen willst. Das weiß ich nicht, wenn dir der eingeschränkte 
Bereich genügt ist eine einfache 5V Versorgung durchaus möglich.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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MaWin schrieb:
> wie Genauigkeit, Geschwindigkeit, Störfestigkeit, das weiss niemand.
Oder gar sowas einfaches wie Belastung.

Harald M. schrieb:
> Ich bin ein absoluter Leihe was das angeht und wäre über jede Antwort
> sehr froh.
Ich als Profi frage deshalb einfach: was ist das für ein Signal? Woher 
kommt es, wohin geht es und welche Information überträgt es? Ist es ein 
analoges Signal z.B. von einem Temperatursensor, oder ist es ein 
Schaltsignal z.B. von einem Druckschalter? Falls es ein analoges Signal 
ist: wie soll die Übertragungsfunktion aussehen?

: Bearbeitet durch Moderator
von Jens G. (jensig)


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Christian B. schrieb:
> Betriebsspannung im Ausgang. Du wirst nach dem OPV mit ca. 0,2-4,8V
> Aussteuerbereich leben müssen. Willst du das nicht musst du an der

So pauschal ist das vollkommener Blödsinn. OPV mit CMOS-Ausgängen können 
da ohne weitere Tricks noch ein ganzes Stückchen näher ran kommen, 
sofern die Einsatzbedingungen stimmen (theoretisch bis auf 0V Diff).
Es kommt also auf die weiteren Einsatzbedingungen an, und die 
konkreteren Anforderungen.

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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Siehe Operationsverstärker-Grundschaltungen, Rubrik 
Verstärkergrundschaltungen, Bild b).

Da du dich als Laie bezeichnest: geht es um analoge Signale oder hast du 
möglicherweise ein digitales Signal aus einem 3.3V-IC, das in einen 
5V-IC soll?

von Georg M. (g_m)


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HildeK schrieb:
> oder hast du
> möglicherweise ein digitales Signal aus einem 3.3V-IC, das in einen
> 5V-IC soll?

Und in diesem Fall redet man gar nicht vom Verstärken.

https://en.wikipedia.org/wiki/Level_shifter

von HildeK (Gast)


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Georg M. schrieb:
> Und in diesem Fall redet man gar nicht vom Verstärken.
Ja richtig, aber er redet von sich als Laie und da sehe ich eben die 
Möglichkeit, dass er sich nicht unbedingt korrekt ausdrückt.
Man kann das ja mal klären, oder?

von Der Zahn der Zeit (🦷⏳) (Gast)


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HildeK schrieb:
> Da du dich als Laie bezeichnest: geht es um analoge Signale oder hast du
> möglicherweise ein digitales Signal aus einem 3.3V-IC, das in einen
> 5V-IC soll?

Genau den Verdacht hatte ich auch, als ich die Frage las.

Georg M. schrieb:
> Und in diesem Fall redet man gar nicht vom Verstärken.
> https://en.wikipedia.org/wiki/Level_shifter

Jau. Wobei man meistens bei 3,3 V -> 5 V auf Level-Shifting sogar 
verzichten kann, weil die meisten Eingänge von 5 V-Logik eine 
Schaltschwelle haben, die mit Ausgängen 3,3 V-Logik sicher überschritten 
wird.

Wie auch immer, Antworten auf weitere Rückfragen, die hier gestellt 
wurden, muss du auch als Laie wissen:
Analog? Wenn ja:
0,0000 V - 5,00000 V oder reicht 0,1 V bis 4,9 V?
Ist eine nicht-trivial erreichbare Präzision gewünscht?
Geschwindigkeit vernachlässigbar?
Belastung des Ausgangs?
Und bist du sicher, dass dir hier nicht gerade auf einem Holzweg 
geholfen wird (d. h., wie Lothar M. formulierte, "Was ist das für ein 
Signal? Woher
kommt es, wohin geht es und welche Information überträgt es?")?

Ich unterstelle mal, dass du das Bilderrätsel lösen kannst.

von Christian B. (luckyfu)


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Jens G. schrieb:
> (theoretisch bis auf 0V Diff).

Nein, auch theoretisch nicht. Auch ein noch so guter CMOS OPV hat 
mittels RDson des Ausgangstransistors immer eine Levelverschiebung. Man 
kann keine identischen Spannungspegel erhalten, wenn man einen 
Widerstand in eine Stromleitung schaltet. Spätestens, wenn es wirklich 
genau werden soll oder man mehrere OPV Schaltungen hintereinander baut 
summieren sich diese Fehler dann teilweise sehr stark. Ob das hier ein 
Problem ist kann ich nicht beurteilen, da der TO ja noch nichtmal sagt, 
ob es sich um ein digitales oder ein analoges Signal handelt.

von Der Zahn der Zeit (🦷⏳) (Gast)


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Christian B. schrieb:
> Jens G. schrieb:
>> (theoretisch bis auf 0V Diff).
>
> Nein, auch theoretisch nicht. Auch ein noch so guter CMOS OPV hat
> mittels RDson des Ausgangstransistors immer eine Levelverschiebung.
Das ist doch alberne Haarspalterei. Ja, z. B. mit einem RDSon von 10 Ohm 
und einem RDSoff von 10 MOhm ergeben sich theoretisch ein paar µV 
Differenz. Du hast ja theoretisch Recht - aber was sagt uns das über 
dich?

> Man kann keine identischen Spannungspegel erhalten, wenn man einen
> Widerstand in eine Stromleitung schaltet.
Au fein. Das ist jetzt aber nicht mehr theoretisch! Genau das ist der 
Unterschied zwischen Theorie und Praxis. Aber auch praktisch bleibt es 
bei ein paar µV, wenn der R2R-Ausgang an einen CMOS-Eingang 
angeschlossen ist.
> Spätestens, wenn es wirklich
... in die Praxis geht...
> genau werden soll oder man mehrere OPV Schaltungen hintereinander baut
> summieren sich diese Fehler dann teilweise sehr stark.
Unsinn. Selbst in der Praxis würde nur das schwächste Glied in der Kette 
den vollen R2R-Bereich limitieren.

> Ob das hier ein
> Problem ist kann ich nicht beurteilen, da der TO ja noch nichtmal sagt,
> ob es sich um ein digitales oder ein analoges Signal handelt.
Das sollte er allerdings tun.

von Christian B. (luckyfu)


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Der Zahn der Zeit (🦷⏳) schrieb:
> Du hast ja theoretisch Recht - aber was sagt uns das über
> dich?

Das sagt über mich, dass ich nicht aus Spaß den Biaschip LM7705 erwähnt 
habe, sondern diesen auch tatsächlich einsetze um eben bei 0V Eingang 
auch 0V am Ausgang zu haben. Dynamisch spielt das keine Rolle, da baue 
ich einen Kondensator in den Signalpfad und der BIAS Strom ist weg. Aber 
wenn ich statisch messen will? Wenn dann nämlich nach dem ersten OPV 
eine Verstärkerschaltung anschließt multiplizieren sich einfach auch mV. 
Wenn man nicht bis an die Grenzen des Aussteuerbereichs geht spielt es 
keine Rolle. Solange der TO sich nicht mehr zuckt ist aber die 
Diskussion darüber müßig

: Bearbeitet durch User
von Udo S. (urschmitt)


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Der Zahn der Zeit (🦷⏳) schrieb:
> aber was sagt uns das über
> dich?

Gibt es irgendeinen Grund hier persönlich zu werden?

Fakt ist wenn man MESSEN will, dann sollte man tunlichst ein bischen von 
den Aussteuergrenzen wegbleiben.

Bevor ihr hier jetzt anfangt eine heisse Diskussion zu starten, der TO 
ist seit gestern angemeldet, der Eröffnungsbeitrag war sein erster und 
einziger. Seitdem hält er trotz Rückfragen Funkstille.

Mein Detektor sagt 6 von 10 Trollpunkte.

Solange er nicht auf die Rückfragen antwortet braucht man hier nicht 
weiterzumachen.

von Michel M. (elec-deniel)


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: Bearbeitet durch User
von Christian B. (luckyfu)


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Udo S. schrieb:
> Bevor ihr hier jetzt anfangt eine heisse Diskussion zu starten, der TO
> ist seit gestern angemeldet, der Eröffnungsbeitrag war sein erster und
> einziger. Seitdem hält er trotz Rückfragen Funkstille.

das kann aber auch daran liegen, dass er seinen Beitrag nach der 
Verschiebung in den Analogteil, nicht mehr findet...

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