Messsignal stauchen und shiften

[S. T. (sophia)]

Hallo,

ich möchte gerne ein zu messendes Signal, welches Werte von -5V bis +5V 
haben kann (Delta von 10 V), stauchen auf ein Delta von 5V (also 
Verstärkung = 1/2) und nach oben Shiften auf einen Bereich von 0V bis 
+5V (Addiererschaltung).
Das zu messende Signal soll hochohmig in die Schaltung reingehen (damit 
am Messaufbau nichts verpfuscht wird) und am Ausgang möglichst 
niederohmig sein. Es geht dann rein in einen ADS1115.
Im Anhang habe ich ein Bild einer Schaltung angehängt, die laut LTspice 
funktioniert, ich bin mir aber unsicher, ob man das nicht 
schaltungstechnisch geschickter lösen könnte und bin für freundliche 
Hinweise dankbar. Das Eingangssignal ist hier ein Sinus (grün) und die 
blaue Linie ist das gewünschte Ausgangssignal.
Ich habe da zwei invertierende Verstärker und am Ende eine 
Addiererschaltung mit einem nicht invertierenden Verstärker drin. Dazu 
noch jede Menge Impedanzwandler...

Thanks!

[Enrico E. (pussy_brauser)]

Statt 6 OPVs zu verwenden, genügt auch nur ein einziger, nämlich U3. R3 
und R4 verzehnfachen und am nichtinvertierten Eingang einen 
Spannungsteiler von zweimal 10k zwischen Vcc und GND schalten.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Simon T. schrieb:
> Werte von -5V bis +5V ... auf einen Bereich von 0V bis +5V
Dafür reichen 2 OP locker aus: der erste puffert einen 
Spannungsteiler und der zweite bringt den Offset und die nötige 
niedrige Impedanz. Und es ist sinnvoll, so wenige Verstärker wie möglich 
einzusetzen, denn jeder bringt zusätziches Rauschen ins Signal. Und dann 
ist Essig mit 16 Bit. Und du wirst sowieso froh sein, wenn du da echte 
unverrauschte 14 Bit rausbekommst...

> am Ausgang möglichst niederohmig sein. Es geht dann rein in einen ADS1115.
Dazu muss es nicht "möglichst niederohmig" sein, sondern "hinreichend 
niederohmig". Denn "möglichst niederohmig" ist quasi gleichbedeutend mit 
"möglischt teuer" und völlig unnötig. Denn was bringt es mir, wenn ich 
es schaffe, das Signal mit einer Ausgangsimpedanz von 0,1 mOhm zu 
puffern, wenn auch 1 Ohm für die nötige Genauigkeit locker hinreicht?

> Es geht dann rein in einen ADS1115.
Der kann ja nur grade mal knapp 900 S/s. Und hat eine Eingangsimpedanz 
typ 5 MOhm. Für weniger als 1 LSB Ungenauigkeit reicht bei 16 Bit also 
eine (dynamische) Ausgangsimpedanz von 5 MOhm /65536 = 15 Ohm. Das ist 
kein Problem.


Im Datenblatt ist übrigens noch ein Fehler: der Wert der 
Ausgangsimpedanz Common-Mode ist bei kleinstem Eingangsbereich natürlich 
nicht 100 MOhm, sondern 100 kOhm.

[S. T. (sophia)]

Ah ok, du meinst so? (siehe Anhang)
Dann würden von dem DUT (Messaufbau) im schlimmsten Fall ca. 25µA 
abfließen für die Messung.

Findest du der AD8642ARMZ ist eine gute Wahl?

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

S. T. schrieb:
> Ah ok, du meinst so?
Passt doch.

> Dann würden von dem DUT (Messaufbau) im schlimmsten Fall ca. 25µA
> abfließen für die Messung.
Welchen Prüfling hast du da? An welcher Stelle wird da gemessen?
Denn wenn diese 25µA weniger als 1 LSB Verfälschung bringen sollen, dann 
müssten an dieser Messstelle immerhin mindestens 25µA*65536 = 1,6A 
fließen. Ist das der Fall?

> Findest du der AD8642ARMZ ist eine gute Wahl?
Der ist zwar lausig langsam, das ist aber kein Problem, weil der ADC 
noch viel langsamer ist. Und der hat einen recht niedrigen Leckstrom von 
grade mal 1 pA. Da kannst du dein Eingang richtig hochohmig machen...

[Carypt C. (carypt)]

anstatt das 0 potential von dem eingangssignal -5,0,+5 nimmt man einfach 
die -5 als 0 und die +5 als +10 , und dann wird das über einen 
hochomigen spannungsteiler (2 widerstände in reihenschaltung) wobei die 
neue signalspannung eben vom spannungsabfall über nur einem widerstand 
abgegriffen wird. oder was ?

es geht auch die spannungsstauchung durch reihenschaltung verschieden 
großer kondensatoren, aber welchen wechselstromwiderstand haben diese ?

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

S. T. schrieb:
> im schlimmsten Fall ca. 25µA abfließen für die Messung.
Wenn da so viel abgeleitet werden darf, dann könntest du dir auch den 
ersten OP auch noch sparen. Nur musst du dann die Referenz auf 5V 
erhöhen...

Carypt C. schrieb:
> oder was ?
Hab ich mir auch gedacht, als ich den "kleingeschriebenen text ohne 
punkt und komma" in mein Brain 1.0 eingespeist habe...

Aber vermutlich lautet die Anwort: sieh dir das Kapitel 
"Summierverstärker mit OP" nochmal genauer an.

> aber welchen wechselstromwiderstand haben diese ?
Kommt wie üblich auf die Frequenz an.

[Rainer W. (rawi)]

S. T. schrieb:
> Das zu messende Signal soll hochohmig in die Schaltung reingehen

Was heißt das in Einheiten des Widerstandes, d.h. welche Last kann deine 
Messschaltung treiben?