Hallo Leute, hab ne ziemlich einfache und banale Frage, und erwarte keine konkrete Lösung sondern Schlagworte nach was ich genau Suche ;) Ich habe eine Spannung die ca. zwischen 1-2 Volt liegt. Diese möchte ich mittels OPV (Rail-2-Rail) in den Bereich 0-5V drücken. Ich geh davon aus das ich Meine Spannung mittels Offset erst auf 0 runterdrücken muss um diese dann zu verstärken. Wie genau weis ich allerdings nicht. Danke schonmal, Gruß Basti
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Nimm die invertierende Verstärkerschaltung. Verstärkung muss 5 sein. Dann den +Eingang nicht auf 0V legen, sondern einen Offset nach oben anlegen. Das bringt dein genanntes Spannungsintervall zwar verkehrtherum in den ADC-Messbereich(Glaskugel poliert!), aber die Invertierung kannst du ja per Software rückgängig machen. Ich hab den Kram mal angehängt, dann kannst du mir wenigstens böse sein... Die Widerstandsverhältnisse Rhi/Rlo und Rfb/Rin sollten gleich bleiben, wenn du kaufbare Werte einsetzen willst. Vielleicht ist es nötig, dem OPV mit einem klitzekleinen Kondensator über Rfb ein wenig die Schwingneigung zu nehmen.
Ouh vielen Dank :) Sieht doch echt gut aus. Und wenn der Rail2Rail nicht ganz runter oder hoch kommt, ist das ja nicht so schlimm. Muss ja nur ungefähr in dem Bereich liegen. Simuliert mit? Spice?
Nochmal ich... Hab mich jetzt mal so genauer reingedacht. Das Verhältnis 50K zu 10K versteh ich ja noch -> Vu=5 Aber die 40K zu den 20K sind mir noch schleierhaft. Was liegt den als REF an? ich würde die Schaltung gerne mit 5V versorgen. Da würde ich bei dem Teiler ja aber Ua = Ue/60*20 = 1,66 Volt rauskommen? Also diesen Offset versteh ich nicht so ganz? Danke aber trotzdem schonmal :)
Am +Eingang Uinp des Opamp liegt 1,667V Uout = Uinp -(Uein-Uinp)*Rfb/Rin Uout = 1,667V -(Uein-1,667V)*5 ------------------------------ Uein = 1V --> Uout=5V Uein = 2V --> Uout=0V
Ach jetzt ergibt das Sinn :D Danke Aber geht das überhaupt wenn Versorgung vom OPV +5V bis 0V ist? Rin sollte möglichst hochohmig sein, um die Belastung so gering wie möglich zu halten, Korrekt? Danke
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Schon wieder ich... Also nochmal zur Sache - KTY 81 soll eingelesen werden, per ADC. Natürlich möglichst genau. So 0,5 - 0,25 grad würde ich mir wünschen. Hab jetzt mal die Schaltung gepostet wie ich das jetzt verstanden habe. Belaste ich da meinen KTY-Teiler schon zu stark mit dem inv-Verstärker um ein gutes Ergebnis zu erhalten?
Nimm halt einfach einen Doppelopamp im SO8- oder DIP8-Gehäuse. Einer der Beiden dann als Spannungsfolger. Basti schrieb: > Simuliert mit? Spice? Mit LT-Spice. mfg mf
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Die Schaltung nichtinvertierend, mit einem Widerstand weniger und mit
hohem Eingangswiderstand :)
> EDIT Button vermiss
Der erscheint, wenn du dich registrierst. Sonst könnte ja jeder ...
Ahh Danke... Und beim nichtinvertierenden entstehen mir sonst keine weiteren Nachteile? Wieso wurde dann der invertierende zuerst Vorgeschlagen? Muss ja irgendeinen Grund haben oder etwas nicht?
Basti schrieb: > Und beim nichtinvertierenden entstehen mir sonst keine weiteren > Nachteile? Wieso wurde dann der invertierende zuerst Vorgeschlagen? Muss > ja irgendeinen Grund haben oder etwas nicht? OPV Grundschaltungen hier auf mikrocontroller.net http://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Verst.C3.A4rkergrundschaltungen Invertierender OPV http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210141.htm "Der nichtinvertierende Verstärker wird für Anwendungen genutzt, die einen sehr großen Eingangswiderstand und sehr kleinen Ausgangswiderstand brauchen." siehe: Nicht-invertierender OPV http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210151.htm Skript OPV Grundschaltungen Prof. Gossner http://vg09.met.vgwort.de/na/550e854e3eae4f4b94f07e61107a7abc?l=http://www.prof-gossner.eu/pdf/15-Operationsverstaerker-Grundschaltungen.pdf
Siehe dazu auch http://www.mikrocontroller.net/articles/Spannungsteiler insbesondere http://www.mikrocontroller.net/articles/Spannungsteiler#Spannungsteiler_mit_Offset.2C_passiv
Hab mich jetzt mal ein wenig durch die Links gelesen, Danke. http://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Nichtinvertierender_Verst.C3.A4rker_mit_Offset Das ist ja das für mich jetzt bei der Schaltung entscheidende. Leider habe ich nach viel hin und her rechnen nur noch Mist auf dem Blatt und nach einarbeiten in LTSpice bestätigt mir die Simulation diesen Mist :D Habe mir nun die Spannungen am Sensor genau ausgerechnet. Will also am Eingang eine Spannung zwischen 1V und 1,5V in den Bereich 0-5V bringen. Laut dem Artikel müsste Vu=8 ja stimmen. Ue - Uoff ergibt dann 0,5 im höchstfall und da sich der Offset auch am Ausgang niederschlägt wären das (5V-1V)/0,5V = Vu 8 Aber wie setzt man bei der Berechnung nun weiter an? Ich möchte hier nochmal betonen, dass ich jetzt KEINE Widerstandskombination hören will. Ich will das ganze verstehen und selbst zu einem Zufriedenstellenden Ergebnis kommen. Brauche im moment nur einen Ansatz wie ich weiter machen soll, da mir ja R1-R3 unbekannt sind. Gegeben hab ich mal notiert: Uv = 5V Ue = 1,5V Uo = 1V Vu = 8 Ich betrachte hier nur den Maximal Fall. Da nach Abzug des Offsets 0V übrig bleiben wird der Minimal Fall nicht relevant sein oder? Danke schonmal, ich hoffe ihr könnt mir meinen Ansatz liefern, damit ich das endlich verstehe :)
>habe ich nach viel hin und her rechnen nur noch Mist auf dem Blatt und Ja, mit drei Widerständen ist das nicht ganz einfach... Mach doch einfach R2=0 in dem Bildchen aus Deinem Link. Dann hast Du UA=-VCC*R3/R1+UE(1+R3/R1) VCC wird invertierend verstärkt und UE nichtinvertierend. Für UA und UE setzt Du jeweils die Grenzwerte ein, hast dann zwei Gleichungen. VCC ist ja wohl bekannt, bleibt der Quotient R3/R1 als einzige Unbekannte, die sich durch Kombination der beiden Gleichungen ergibt. Die Schaltung mit R2=0 entspricht übrigens http://www.mikrocontroller.net/articles/Spannungsteiler#Spannungsteiler_mit_Offset.2C_aktiv
>Mach doch einfach R2=0 in dem Bildchen aus Deinem Link.
R2=unendlich meinte ich natürlich!
Bei den Verstärkerwiderständen nimmt man einen Widerstand an und rechnet sich dann den zweiten aus. Im Normalfall nimmt man einen recht großen Widerstand im kOhm-Bereich an, damit man möglichs wenig Leistung verbrät bzw. bei kleinen Toleranzen sich die Verstärkung nicht so heftig ändert.
Stefan Salewski schrieb
>Mach doch einfach
Ich fürchte mal, ich habe da völligen Quatsch geschrieben. Man wird das
wohl doch mit drei Widerständen durchrechnen müssen...
Nach diesem Artikel http://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Nichtinvertierender_Verst.C3.A4rker_mit_Offset ist
Daraus folgt
Die Verstärkung ist das Verhältnis der Änderung der Ausgangsspannung zur Änderung der Eingangsspannung:
In deinem Beispiel ist Uamax=5V, Uamin=0V, Uemax=1,5V und Uemin=1V, also V=10. Würde man Uemin=1V ohne Offset mit V=10 verstärken, kämen 10V statt Uamin=0V heraus, also 10V zuviel. In der zweiten Gleichung von oben muss also der Term nach dem Minuszeichen 10V betragen. Somit ist Uo=10V/(10-1)=(10/9)V. Das Verhältnis von R1 zu R2 ist also bei einer Versorgungsspannug von 5V R1 : R2 = (5V - (10/9)V) : (10/9)V = 35 : 10 = 7 : 2 Man könnte also bspw. R1=7kΩ und R2=2kΩ verwenden. Da die Verstärkung V=1+R3/(R1||R2) ist, muss R3=(V-1)·(R1||R2) sein. R1||R2=7kΩ·2kΩ/(7kΩ+2kΩ)=(14/9)kΩ und damit R3=14kΩ. Man kann jetzt die Widerstände noch jeweils mit einem konstanten Faktor multiplizieren, damit - der maximale Ausgangsstrom des Opamp deutlich unter dem maximal erlaubten Wert liegt (die Widerstände sollten also nicht zu klein sein), - der Fehler durch den Eingangsstrom am invertierenden Eingang vernachlässigbar ist (die Widerstände sollten also nicht zu groß sein) und - die Widerstände möglichst gängige Werte haben (E12 oder E24). Durch etwas Herumprobieren oder die Zuhilfenahme eines Herumprobiertools erhält man mit einem Faktor von 2,15 folgende günstige E24-Werte: R1=15kΩ R2=4,3kΩ R3=30kΩ Andere Wege zum Ziel: Beitrag "Re: niedrige Spannungen hochskalieren"
Christian Str schrieb: > Bei den Verstärkerwiderständen nimmt man einen Widerstand an und rechnet > sich dann den zweiten aus. Im Normalfall nimmt man einen recht großen > Widerstand im kOhm-Bereich an, damit man möglichs wenig Leistung verbrät > bzw. bei kleinen Toleranzen sich die Verstärkung nicht so heftig ändert. So hatte ich das gestern gemacht. Evtl hab ich mich verrechnet. Ausgang lag zwischen ca 1 und 5 Volt. Hatte also den offset im Ausgang. Wie vermeid ich das? Einfach nur 4v für Ua annehmen ?
Hey Danke super, Werde das später alles selbst noch mal durch rechnen und auch simulieren. Vu 10 hatte ich gestern auch schon mal, wusste nur nicht mehr wie ich darauf gekommen bin und warum die 10 aber jetzt ergibt das alles einen Sinn. Danke. Yalu X. schrieb: > Durch etwas Herumprobieren oder die Zuhilfenahme eines Herumprobiertools Wo findet man denn so ein Tool? Wäre ja öfters recht hilfreich. Gruß Basti
Basti schrieb: > Yalu X. schrieb: >> Durch etwas Herumprobieren oder die Zuhilfenahme eines Herumprobiertools > Wo findet man denn so ein Tool? Wäre ja öfters recht hilfreich. LTSpice?
Christian Str schrieb: > Basti schrieb: >> Yalu X. schrieb: >>> Durch etwas Herumprobieren oder die Zuhilfenahme eines Herumprobiertools >> Wo findet man denn so ein Tool? Wäre ja öfters recht hilfreich. > > LTSpice? Dachte es geht um ein Tool das die Widerstände mit einem Faktor multipliziert um auf passende E-reihen Kombinationen zu kommen, wenn du verstehst was ich meine :)
Super tolle Erklärung, Danke nochmal. Hab nochmal alles nachgerechnet und auch mit LTspice simuliert, scheint ja alles wunderbar zu klappen. Nur diese beiden Formeln sind mir noch etwas schleierhaft Yalu X. schrieb: > Uo=10V/(10-1)=(10/9)V. > > R1 : R2 = (5V - (10/9)V) : (10/9)V = 35 : 10 = 7 : 2 Woher kommen diese Formeln? Welche Grundformel wurde hier umgestellt? Ne kleine Erläuterung wäre nett :)
Basti schrieb: > Nur diese beiden Formeln sind mir noch etwas schleierhaft > Yalu X. schrieb: >> Uo=10V/(10-1)=(10/9)V. Ich nehme an, diese Gleichung von oben war noch klar:
Daraus folgt:
Hier setzt du jetzt einfach Ue=1V, Ua=0V und V=10 ein.¹ >> R1 : R2 = (5V - (10/9)V) : (10/9)V = 35 : 10 = 7 : 2 Nach diesem Artikel http://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Nichtinvertierender_Verst.C3.A4rker_mit_Offset ist
Daraus folgt
Das ist einfach die Formel des unbelasteten Spannungsteilers. Basti schrieb: > Dachte es geht um ein Tool das die Widerstände mit einem Faktor > multipliziert um auf passende E-reihen Kombinationen zu kommen, wenn du > verstehst was ich meine :) Ich meine, da wäre mal was hier im Forum (vielleicht in der Codesamm- lung) und/oder sonstwo im Web (als Web-Tool) gewesen. Das einzige, was ich gerade finden kann, geht aber nur für zwei Widerstände: http://www.cl-projects.de/projects/tools/resmatch.phtml Ich benutze für so etwas ein selbstgeschriebenes Kommandozeilen-Tool, das auch für mehr als zwei Widerstände funktioniert. Man übergibt die Nummer der E-Reihe und eine beliebige Anzahl von weiteren Zahlen, die das Verhältnis der gewünschten Widerstände zueinander angeben. Das Ergebnis ist eine entsprechende Anzahl von E-Reihen-Werten, die das vorgegebene Verhältnis möglichst gut wiedergeben. Im obigen Beispiel sollen aus der E24-Reihe drei Widerstände mit dem Verhältnis 7:2:14 ermittelt werden. Das geht dann so:
1 | $ rratio 24 7 2 14 |
2 | R1 = 1.50 |
3 | R2 = 0.43 |
4 | R3 = 3.00 |
5 | |
6 | Err = 0.33% |
Das sind genau die Werte, die ich (mit 10kΩ multipliziert) in meinem letzten Beitrag als günstige Lösung genannt habe. Ich habe mal den Quellcode angehängt, befürchte aber, dass du wenig damit anfangen kannst, weil es ein Haskell-Programm ist ;-) ———————————— ¹) Mit dem zweiten (Ue,Ua)-Paar (Ue=1,5V, Ua=5V) muss übrigens dasselbe Ergebnis herauskommen, sonst stimmt das berechnete V nicht.
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Yalu X. schrieb: > R1=15kΩ R2=4,3kΩ R3=30kΩ Danke. Ich hatte auch noch mal etwas gerechnet, siehe Anhang. Ich hatte die Bezeichnungen R1 und R2 vertauscht, sonst ergeben sich die gleichen Werte, mit #!/usr/bin/ruby u1 = 1 u2 = 1.5 a1 = 0 a2 = 5 v = 5 r1 =4.3e3 h = (a1 - u1) / (a2 - u2) r2 = r1 * (h * (u2 - v) - (u1 - v)) / (u1 - h * u2) r3 = (a1 - u1) r1 r2 / ((r1 + r2) u1 - v r1) r3x = (a2 - u2) r1 r2 / ((r1 + r2) u2 - v r1) puts "r1 = #{r1} (gegen Masse, frei gewaehlt)" puts "r2 = #{r2}" puts "r3 = #{r3}" folgt r1 = 4300.0 (gegen Masse, frei gewaehlt) r2 = 15050.0 r3 = 30100.0
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