Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Eingangsspannung für ADC anpassen via OPV-Schaltung


von Minty M. (mayflavor)


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Hallo,

mein Sensor liefert ein Signal von +-6V.
Der ADC meines µCs hat einen Eingangsspannungsbereich von 0-3,3V.
Diesen Bereich will ich natürlich ausnutzen.

Durch die Suchfunktion habe ich zwar entdeckt, dass eine OPV-Schaltung 
wohl das beste ist.
Allerdings ist mir noch unklar, welche Schaltung sich hierfür konkret 
eignet.

Ich freue mich über Hilfe!

von Jan (Gast)


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Würde sagen ein Spannungsfolger und danach ein Spannungsteiler?!

von Minty M. (mayflavor)


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Jan schrieb:
> Würde sagen ein Spannungsfolger und danach ein Spannungsteiler?!

Wie mach ich das dann mit den negativen Spannungen? Da müsste ich dann 
doch einen Offset draufgeben oder sowas ?
Es soll ja unterschieden werden, ob ich einen negativen oder positiven 
Wert bekomme.

Hab mir schon mal eine PSpice-Demo runtergeladen zur Simulation.

von Jan (Gast)


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Ahh ich hab die negative Spannung nicht gesehen, sorry!

Naja ich denke einen Offset musst du definitiv einfügen. Also dass du 
bei 1,5V bei "null" bist und darüber bildest du deine positiven 
Spannungswerte ab und darunter deine negativen...

von gk (Gast)


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von Minty M. (mayflavor)


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danke dir.
Hab noch ne andere Lösung gefunden:
http://s7.directupload.net/file/d/2708/aruutmsi_jpg.htm

dann mit meinen werten in pspice aufgebaut und nen dc-sweep gemacht:
http://s14.directupload.net/images/111114/uqtidyfi.jpg

soll ich eigentlich den vollen spannungsbereich von 0-3,3V ausnutzen? 
Oder nur bis 3V gehen mit meinem 10 Bit AD-Wandler?

unschön ist bei der Lösung, dass ich noch neben den +-6V auch die 2,56V, 
ober in meinem Fall 3,3V anlegen muss. Kann man das mit der anderen 
Schaltung vermeiden?

Das mit dem Bilder einbinden ist hier iwie doof. Wenn man den Beitrag 
abschicken will wird behauptet, man will Spam einsenden...

von Dietrich L. (dietrichl)


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1
               +3,3V
2
                 |
3
                .-.
4
                | |
5
                | |
6
                '-'
7
           ___   |
8
 Eing. >--|___|--o----> zum ADC
9
                 |
10
                .-.
11
                | |
12
                | |
13
                '-'
14
                 |
15
                GND
16
17
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
So geht es auch und es bildet ab: +6V => +3,3V / -6V => 0V
Die 3 Widerstandswerte musst Du Dir aber noch ausrechnen :-(

Gruß Dietrich

von Falk B. (falk)


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@  Minty Mint (mayflavor)

>mein Sensor liefert ein Signal von +-6V.
>Der ADC meines µCs hat einen Eingangsspannungsbereich von 0-3,3V.
>Diesen Bereich will ich natürlich ausnutzen.

Dazu nimmt man einen Spannungsteiler mit drei Widerständen.

>Durch die Suchfunktion habe ich zwar entdeckt, dass eine OPV-Schaltung
>wohl das beste ist.

Kann sein, muss nicht.

>Allerdings ist mir noch unklar, welche Schaltung sich hierfür konkret
>eignet.

Ein Addierer.

MFG
Falk

von Dietrich L. (dietrichl)


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Minty Mint schrieb:
> unschön ist bei der Lösung, dass ich noch neben den +-6V auch die 2,56V,
> ober in meinem Fall 3,3V anlegen muss. Kann man das mit der anderen
> Schaltung vermeiden?
Du musst die Spannung doch verschieben! Wenn Du z.B. am Eingang 0V hast, 
willst Du am µC +1,65V haben. Da kommst Du um eine Hilfsspannung nicht 
herum.

Gruß Dietrich

von Minty M. (mayflavor)


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Wow, danke. Hier bekommt man echt super Antworten! :)

Schöne Sache.

Hab mir die Excel-Berechnungs-Tabelle heruntergeladen. Damit kann ich 
die Widerstandswerte berechnen.
http://www.mikrocontroller.net/articles/Spannungsteiler

Dann hab ich jetzt wohl die Qual der Wahl, welche Variante ich nehm.
Was sagt ihr überhaupt zu meiner Schaltung oben?
Da braucht man halt ein paar mehr Teile. Aber sonst?

Ist für ne Abschlussarbeit und da kommt meine Variante ja fast 
eleganter/besser, weil sie aufwändiger ist ;) Oder was meint ihr?

von Reinhard R. (reinhardr)


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Drei Widerstände reichen aus. Alle werden mit dem Eingang des ADC 
verbunden. Das zweite Anschluss der Widerstände wird wie folgt 
verbunden:
R1: 3,3V
R2: GND
R3: Eingang (-6V - 6V)

R1 und R2 kann man vereinfacht betrachten als einen Widerstand Rt der 
mit der Spannung Vt (anstatt 3,3V, GND) verbunden ist. Stichwort: 
Thevenin Widerstand.
Dann gilt
Rt = R1//R2
Vt = 3,3V * R2 / (R1+R2)

Der Spannungsteiler aus R3 und Rt muss ein Verhältnis von 12 : 3,3 
haben. -6V soll auf 0V abgebildet werden, d.h. Rt * 6V = R3 * Vt.
Dadurch ist das Verhältnis der Widerstände festgelegt, wie groß sie 
absolut werden kannst du selber wählen. Das hängt vom Ausgangswiderstand 
deines Sensors und dem Eingangswiderstand deines ADCs ab. Falls diese zu 
nahe bei einander liegen, musst du noch einen Spannungsfolger 
hinzufügen.

Vergiss nicht, R2 noch einen geeigneten Kondensator parallel zu 
schalten, wenn du nicht schon einen anderen Tiefpass im System hast 
(Nyquist Shannon).

Edit: Ich tippe scheinbar viel zu langsam. ;)

Gruß,
Reinhard

von jobi (Gast)


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"Ahhh hast du gerade ne schwierige Frage gestellt über die ich mir 
ernsthaft Sorgen machen soll?"

Ich hör nämlich gerade den Minty Mint Song, und blende damit alle 
Probleme aus ;)

von Minty M. (mayflavor)


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danke. Habe jetzt die Spannungsteiler-Lösung ebenfalls in PSpice 
simuliert mit identischem Ergebnis :)

@Reinhard R: Muss ich das Nyquist-Kriterium einhalten, wenn ich nur mit 
Gleichspannung und keinen sinusförmigen Signalen arbeite? Wenn ja, 
wieso? --> Bitte erklären.
(Bei einem Sinus ist mir klar, dass man ein Phantom-Signal bekommt, wenn 
man falsch abtastet)
Brauch ich demnach den Kondensator?

@jobi: ;) "Miiiiiiiinty Mint ist der Hammer!" :D

von jobi (Gast)


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"Miiiiiiiinty Mint ist der Hammer!" :P

Sorry für offtopic, wahr aber auch zu geil ;)

von Reinhard R. (reinhardr)


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Minty Mint schrieb:
> @Reinhard R: Muss ich das Nyquist-Kriterium einhalten, wenn ich nur mit
> Gleichspannung und keinen sinusförmigen Signalen arbeite? Wenn ja,
> wieso? --> Bitte erklären.
> (Bei einem Sinus ist mir klar, dass man ein Phantom-Signal bekommt, wenn
> man falsch abtastet)
> Brauch ich demnach den Kondensator?

Über Aliasing Artefakte brauchst du dir bei Gleichspannung keine Sorgen 
zu machen, das stimmt. Der Kondensator hilft aber auch gegen Rauschen 
und anderen "Mist auf der Leitung", deshalb neige ich dazu ihn immer zu 
verwenden. Wenn dein Signal aber ohne Kondensator gut genug für deine 
Zwecke ist, brauchst du ihn nicht.

Gruß,
Reinhard

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