Spannungsbereichanpassung eines analogen Signals

[Walleby (Gast)]

Hallo Community,

ich schreibe zurzeit meine Bachelorarbeit mit dem Thema „Konzeption 
eines IO-Controllers“ und komme an einer Stelle nicht weiter.

Mein Problem ist die Spannungsbereichanpassung eines analogen Signals, 
ausgegeben durch einen DA-Wandler. Ich möchte einen Spannungsbereich von 
-10 bis +10V abdecken und habe schon mehrere Ideen.

Ich verwende einen externen DA-Wandler AD5326 mit I²C, einer Auflösung 
von 12Bit und einem Spannungsbereich von 0-5V. I²C möchte ich nutzen, da 
ich den Datenbus einfacher galvanisch Trennen kann als analoge Signale.

Hier mal zwei Möglichkeiten:

1.Zwei Schaltungen mit Operationsverstärkern, einmal invertierend für 
negative Spannungen und nichtinvertierend für positive.
Die würde ich je nach Anwendungsfall über einen Jumper zugänglich 
machen.

2.Wechsel des DA-Wandlers, der mit einem Spannungsbereich von -5 bis +5V 
arbeitet z.B. AD7249AR. Danach mit einem nichtinvertierendem Verstärker 
die Anpassung durchführen.
Problem ist hierbei nur die serielle Schnittstelle des DA-Wandlers.

Ansonsten habe ich mich durch mehrere Foren gewühlt, bin aber bis jetzt 
auf keinen grünen Zweig gekommen. Wäre schön wenn mir einer einen Tip 
geben kann.

MfG Walleby

[Markus U. (markjus)]

Hast Du schon mal nach "Level-Shifter" oder "Level Translator" gesucht? 
Da gibt es sogar galvanisch getrennete Module z.B. extra für I²C (z.B.: 
ADUM1250).

[karadur (Gast)]

Hallo

wie wäre es mit 2,5V abziehen und dann mit 4 verstärken?

[Björn B. (elmo)]

Hallo Walleby,

wie wäre es mit zwei nachgeschalteten Operationsverstärker-Schaltungen:

Die erste Stufe subtrahiert dir gerade soviel Spannung, dass du mit dem 
DAC symmetrisch um 0V herum aussteuern kannst. Du setzt also 
beispielsweise den Bereich 0-5V auf -2.5V bis 2.5V um, indem du 2.5V 
"abziehst".

Die nächste OP-Stufe verstärkt dir das Signal dann auf den gewünschten 
Pegel, also deine +-10V. Bei den von mir angesetzten 2.5V wäre somit 
v=4.

Gruß
Björn

[Walleby (Gast)]

Danke für die schnellen Antworten:)

@Markus
An Pegelwandler habe ich garnicht gedacht. Ich werde mal nachschauen, ob 
ich einen geeigneten Baustein finde und damit auf meinen Bereich komme. 
Den ADUM1250 habe ich in meiner Schaltung schon drin;)

@karadur & Björn
Ich werde das mal in LTSpice simulieren, aber das hört sich sehr gut an.
Problematisch könnte nur die Genauigkeit werden, durch zwei OPAs 
hintereinander, aber das sehe ich ja dann.

[Helferlein (Gast)]

Früher haben wir solche Aufgaben durch gewöhnliches Nachdenken gelöst 
und dadurch viel an Ingenieursgeist gelernt.
Heute googelt man nach Instrumentenverstärker.

[Ha (Gast)]

Erbärmlich eine Elektronik in der Bachelor-Arbeit zu entwickeln und 
nicht mal auf die Idee zu kommen mit 2 Grundlagenschaltungen einen 
Spannungspegel zu wandeln.

Was genau studierst du den? Wing?

Auflösung liegt bei 5mV, Genauigkeit hängt von der verwendeten OPs ab, 
dazu DB befragen und rechnen.

[Na Sowas (Gast)]

Wenn OpAmps nicht gelehrt werden, und als Gebiet der Grufties betrachtet 
wird...
Wie wir dazumals mit den Roehren

[Ha (Gast)]

Zunehmend wird ein Signal Digital verarbeitet, aber die Anpassung des 
Signals  an einen DA Wandler erfolgt noch immer Analog. Wie sieht das 
aus mit Aliasing, symmetrischen Spannungen oder wenn man mal Strom 
messen will? Ach und das ganze natürlich günstig ;)