Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik +-5V Analogsignal auf 0-3.3V für ADC?


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von Z.B. Max Z. (oapc)


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Ich habe hier ein Analogsignal im Bereich -5V bis +5V, welches ich gerne 
mit dem ADC meines STM32 einlesen würde (0 bis +3,3V). Irgendwie habe 
ich das Gefühl, das sich das mit einem clever gestalteten 
Spannungsteiler lösen lässt, allerdings komme ich gerade auf keinen 
grünen Zweig. Was die Schaltung tun müsste:

- das Eingangssignal um 5V anheben
- das Ergebnis per Spannungsteiler um den Faktor 0,33 vermindern

Genuigkeit ist nicht soooo rasend wichtig. Eine Lösung mit OP-Amp kommt 
aus Platzgründen leider nicht in Frage. Hat jemand eine Idee?

von Falk B. (falk)


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von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Das "Geheimnis" besteht darin, den Spannungsteiler vorzuspannen. In 
meinem Beispiel mit 56k an 3.3V.

Damit liegt die Ausgangsspannung bei ~0,235 bis 2.9V bei -5 bis +5V 
Eingangsspannung.

Zum selber ausprobieren:
https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?ctz=CQAgjCAMB0l3BWEAWB0DsZnMwZgEwBsAHAJySkgkhIKQ0CmAtGGAFABOIB9Wy3+evgSEo4eHE4ChI6d2q8JkKfmS9sIVTNH0R8NgHdNazbJ6mdbAA4o4F2-VzVcY5UfPDRa7VEMP5xHJOgcoAbuCk+AERUXyuttzQLvQp0Ahs4ciE-MEo2eAaQglIKVBpfmCRBfxa1b5GlVG55rlu-rlZOQrWNBpxCBrNrn6ddQP8cW2juePRbeZxo5NsQA

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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von Z.B. Max Z. (oapc)


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Sebastian R. schrieb:
> Zum selber ausprobieren:

Cool, funktioniert hervorragend - Danke!

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Mit R1=6,8kΩ, R2=18kΩ und R3=11kΩ (Bezeichnungen der Widerstände wie im
Spannunsgteilerartikel) reicht die Ausgangsspannung von 0,1V bis 3,2V,
so dass der Eingangsspannungsbereich des ADC ziemlich gut ausgenutzt
wird. Man könnte mit anderer Dimensionierung noch näher an die 0V und
3,3V kommen, dann besteht aber die Gefahr, dass durch Ungenauigkeiten
der Widerstände der Eingangsspannungsbereich des ADC verlassen wird.

von Harald W. (wilhelms)


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Yalu X. schrieb:

> Man könnte mit anderer Dimensionierung noch näher an die 0V und
> 3,3V kommen, dann besteht aber die Gefahr, dass durch Ungenauigkeiten
> der Widerstände der Eingangsspannungsbereich des ADC verlassen wird.

Es macht durchaus Sinn, die Werte 0V und 3,3V zur Fehlererkennung
zu benutzen.

von Z.B. Max Z. (oapc)


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Yalu X. schrieb:
> Mit R1=6,8kΩ, R2=18kΩ und R3=11kΩ (Bezeichnungen der Widerstände wie im
> Spannunsgteilerartikel) reicht die Ausgangsspannung von 0,1V bis 3,2V,

Wenn ich diese Werte verwende, komme ich auf einen 
Ausgangsspannungsbereich von 0,95 bis 4,05V!?

von Robert M. (r0bm)


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Z.B. Max Z. schrieb:
> Wenn ich diese Werte verwende, komme ich auf einen
> Ausgangsspannungsbereich von 0,95 bis 4,05V!?

Es sind 0,1...3,2V. Achte darauf, insbesondere im Falstad Bsp. weiter 
oben, wo der Ein-, wo der Ausgang und wo die 3,3V Quelle sitzt.

https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?ctz=CQAgjCAMB0l3BWEAWB0DsZnMwZgEwBsAHAJySkgkhIKQ0CmAtGGAFABOIB9Wy3+evgSEo4MPE4ChI6d2q9ikrvmS9sIVTNH0ScNgHdNazbJ6mdbAA4o4F2-VzVcYyIbnDRa7VHff5xHJOgW4AbuCk+AERUXyuttzQLvQp0Ahs4ciE-MEo2eAaQglIKVBp7mCRBfxa1b5GlVG55rluRv65WTkK1jQacQgaza5++QP9haPdgYPT9XJxXXVuQA

von Enrico E. (pussy_brauser)


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Z.B. Max Z. schrieb:
> Wenn ich diese Werte verwende, komme ich auf einen
> Ausgangsspannungsbereich von 0,95 bis 4,05V!?

Wenn man sich beide Zustände mit den korrekten Widerstandswerten an der 
richtigen Stelle, mit verlangsamter Simulationsgeschwindigkeit ansieht 
und für die beiden gewünschten Zustände die Spannungen an die Leitung 
dran schreibt, dann wird sofort klar, dass es 0,1V und 3,2V sind.

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


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Z.B. Max Z. schrieb:
> Wenn ich diese Werte verwende, komme ich auf einen
> Ausgangsspannungsbereich von 0,95 bis 4,05V!?

Bei einem ADC gibt es doch keine Ausgangsspannung, sondern nur die 
digitale Repräsentation der ADC-Eingangsspannung. Diese kann natürlich 
entsprechend der Eingangsbeschaltung in das Äquivalent der 
Eingangsspannung umgerechnet werden. Da es durch den erwähnten 
Dimensionierungsvorschlag zu keiner Übersteuerung des ADCs kommt, gehen 
also auch keine Werte verloren.

von Z.B. Max Z. (oapc)


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Robert M. schrieb:
> Es sind 0,1...3,2V. Achte darauf, insbesondere im Falstad Bsp. weiter
> oben, wo der Ein-, wo der Ausgang und wo die 3,3V Quelle sitzt.

OK, Problem gefunden: bei mir hatte die Spannungsquelle 5V, in deinem 
Beispiel sind es 3.3V. Dann passt es natürlich!

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