Moin zusammen, ich soll jetzt einen Eingangspannungsbereich von -10 bis 10 V auf 0 bis 3,3V anpassen, damit der microcontroller nicht beschädigt wird und damit ich die Ausgangswerte mit dem ADC messen kann. Als Versorgungsspannung habe ich 3,3 , 5 oder 12 V zu verfügung. Als Überlegung Sollten zwei Diffirenzielle OPVs(mit Offset) eingesetzt werden.Die schaltung sollte ohne negative Versorgung realisiert werden.Mir fehlt die Theorie dahinter einbischen unklar. Irgendwelche Ideen, Vorschläge??
-10 bis 10 V Eingang: dein erster OPV in der Kette wird wohl negative Versorgung brauchen.
Calido H. schrieb: > ich soll jetzt einen Eingangspannungsbereich von -10 bis 10 V auf 0 bis > 3,3V anpassen Ist keine Verstärkung, sondern eine Abschwächung um 20/3.3, das kann ein Spannungsteiler aus 16.7k+3.3k, ohne OpAmp. Man braucht nur eine stabile Spannung von 1.976V. Eventuell per Spannungsteiler aus den 3.3V gewonnen die auch die Referenz deines Analogeingangs bilden. Besonders schick, wenn der Spannungsteiler genau 3.3k Quellimpedanz hat, dann ersetzt er den 3k3 Widerstand und man braucht nur 3 Widerstände. Die OpAmps kannst du dann meistbietend verkaufen.
Calido H. schrieb: > Als Versorgungsspannung > habe ich 3,3 , 5 oder 12 V zu verfügung Na dann mach doch mit irgendeiner Ladungspumpe aus den 12V einfach noch zusätzlich -12V. Das gibt es als fertiges IC. Außenbeschaltung sind meist nur ein oder zwei Kondensatoren.
Calido H. schrieb: > Irgendwelche Ideen, Vorschläge? Also ich mag mich irren, aber "ich soll" klingt jetzt sehr nach "ich soll diese Aufgabe selber lösen und dabei etwas über Elektronik lernen", nicht nach "ich soll diese Aufgabe in einem Internet-Forum stellen und schauen was passiert". Ideen oder Vorschläge sollten also von dir kommen ... LG, Sebastia
Man könnte es auch mit 3 Widerständen bauen. Einen Spannungsteiler 50:50 den man über einen weiteren Widerstand mit der zu messenden Spannung belastet, sofern die Quelle belastbar ist. Das hat den Nachteil, dass es nichtlinear ist, aber minimalen Aufwand braucht.
1234567890 schrieb: > Das hat den Nachteil, dass es nichtlinear ist Super, sieht nobelpreisverdächtig aus. Du hast nichtlineare Schaltungen nur aus linearen Bauelementen erfunden. Du musst halt nur noch ein wenig Grundschulmathematik 8ben.
MaWin schrieb: > Super, sieht nobelpreisverdächtig aus. > > Du hast nichtlineare Schaltungen nur aus linearen Bauelementen erfunden. > > Du musst halt nur noch ein wenig Grundschulmathematik 8ben. Oooh, ich hab beim Umstellen etwas verkehrt gemacht. Du hast recht.
1234567890 schrieb: > Man könnte es auch mit 3 Widerständen bauen. Einen Spannungsteiler 50:50 > den man über einen weiteren Widerstand mit der zu messenden Spannung > belastet, sofern die Quelle belastbar ist. Ich gebe Dir recht: 10k an die -10/10V Quelle, 3k3 an die 3,3V-"Versorgung" und 4k93 an GND. Der Verbindungspunkt der 3 Widerstände erfüllt die geforderte Bedingung.
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Das hier könnte deine Anforderung erfüllen. Voraussetzung: die Quelle (±10V) hat einen Innenwiderstand von Null. Sonst muss R3 um den Betrag des Ri verringert werden. Die Widerstände können skaliert werden, Faktor 10 größer wird für den ADC auch noch kein Problem darstellen.
HildeK schrieb: > Das hier könnte deine Anforderung erfüllen. > Voraussetzung: die Quelle (±10V) hat einen Innenwiderstand von Null. > Sonst muss R3 um den Betrag des Ri verringert werden. > Die Widerstände können skaliert werden, Faktor 10 größer wird für den > ADC auch noch kein Problem darstellen. Mal ganz doof gefragt: Wie rechnet man das analytisch? Ich hätte jetzt einfach die beiden Spannungsquellen überlagert: V2:
V1:
Vout:
Das deckt sich nicht mit der Simulation, wo ist mein Fehler?
HildeK schrieb: > Das hier könnte deine Anforderung erfüllen. > Voraussetzung: die Quelle (±10V) hat einen Innenwiderstand von Null. > Sonst muss R3 um den Betrag des Ri verringert werden. > Die Widerstände können skaliert werden, Faktor 10 größer wird für den > ADC auch noch kein Problem darstellen. Und in der Simulation kommen da bei mir bei -10V am Ausgang -139mV heraus; die Messung wird also etwas abgeschnitten.
Eins N00B schrieb: > Mal ganz doof gefragt: Wie rechnet man das analytisch? Zugegeben, ich hab es analytisch gerechnet, sondern einfach mal überschlagen und dann LTSpice rechnen lassen. Warum werde ich genau dann danach gefragt, wenn ich mal ein wenig rumprobiert habe? 😀 Es muss beim Eingang von 0V R3||R2 1k ergeben (1:1 Spannungsteiler). Und dann kann man grob mit R3 spielen unter Anpassung von R2, so dass R3||R2 bei 1k bleibt. Aber rechnen kann man das natürlich auch. - Spannungsteiler aus R1 und R2||R3 muss bei 0V am Eingang 3.3V/2 ergeben (wahrscheinlich redundant bzw. eh dann überbestimmt). - die Gleichungen für Uin = -10V für Uout=0 und Uin = +10V für Uout=3.3V aufstellen. Sind auch nur Spannungsteiler, halt mit zwei Quellen. - einen der Widerstände frei wählen. > Das deckt sich nicht mit der Simulation, wo ist mein Fehler? Ich habe deine Rechnung nicht nachvollzogen, sehe aber, dass du mit R3=3.3k gerechnet hast; ich habe 3.05k verwendet. Und ich weiß auch nicht, was du mit Iout,1 und Iout,2 meinst. Ich hätte es mit dem Überlagerungssatz versucht ... Eins N00B schrieb: > Und in der Simulation kommen da bei mir bei -10V am Ausgang -139mV > heraus; die Messung wird also etwas abgeschnitten. Meine Ergebnisse sind +10.7mV bei -10V und 3.298V bei +10V. Siehe Anhang. Aber so genau wird das eh nicht, sonst bräuchte man super präzise Widerstände und Spannungen ...
HildeK schrieb: > Zugegeben, ich hab es analytisch gerechnet, Mist, muss heißen: ich habe es nicht analytisch gerechnet ...
Zur Berechnung genügt: U=RxI sowie Papier und Stift. Wenn R1 mit 1k gegeben ist und bei -10V der Ausgang 0V sein soll: Strom durch R1 ist dann 3,3V / 1k = 3,3 mA Wegen Ausgang=0V: kein Strom durch R2. Damit muss der Strom von 3,3mA durch R3. R3 = 10V / 3,3 mA = 3030,303030...Ohm R2 kann dann auch entsprechned berechnet werden. Ausgang 3,3V und kein Strom durch R1. Eingang ist +10V. Über R3 ist die Spannung 10V - 3,3V = 6,7V ...der Strom ist dann....etc......
Die ganzen einfachen Schaltungen mit einem Spannungsteiler aus drei Widerständen haben einen eklatanten Nachteil: ein offener Eingang wird nicht auf eine (umgerechnete) Eingangsspannung von 0 V abgebildet. Ein zusätzlicher Widerstand zwischen dem Eingang und GND müsste wiederum wesentlich niederohmiger als der Spannungsteiler sein. Statt eines einfachen Spannungsteilers bietet sich übrigens ggf. auch der Einsatz eines entsprechenden Differenzverstärkers wie z.B. AD628 an, dessen Eingangsspannungsbereich deutlich größer als der Versorgungsspannungsbereich ist. Man könnte diesen zwar auch unipolar mit z.B. +5 V versorgen, hätte dann aber ebenfalls das obige Problem. Mit einer negativen Versorgung von z.B. -2,5 V oder -5 V bekäme man aber den gewünschten Eingangsspannungsbereich.
HildeK schrieb: > Eins N00B schrieb: >> Mal ganz doof gefragt: Wie rechnet man das analytisch? > > Zugegeben, ich hab es analytisch gerechnet, sondern einfach mal > überschlagen und dann LTSpice rechnen lassen. Warum werde ich genau dann > danach gefragt, wenn ich mal ein wenig rumprobiert habe? 😀 > Es muss beim Eingang von 0V R3||R2 1k ergeben (1:1 Spannungsteiler). Und > dann kann man grob mit R3 spielen unter Anpassung von R2, so dass R3||R2 > bei 1k bleibt. Ah ja, ergibt Sinn, danke. > Aber rechnen kann man das natürlich auch. > - Spannungsteiler aus R1 und R2||R3 muss bei 0V am Eingang 3.3V/2 > ergeben (wahrscheinlich redundant bzw. eh dann überbestimmt). > - die Gleichungen für Uin = -10V für Uout=0 und Uin = +10V für Uout=3.3V > aufstellen. Sind auch nur Spannungsteiler, halt mit zwei Quellen. > - einen der Widerstände frei wählen. >> Das deckt sich nicht mit der Simulation, wo ist mein Fehler? > Ich habe deine Rechnung nicht nachvollzogen, sehe aber, dass du mit > R3=3.3k gerechnet hast; ich habe 3.05k verwendet. Und ich weiß auch > nicht, was du mit Iout,1 und Iout,2 meinst. Ich hätte es mit dem > Überlagerungssatz versucht ... Die 3.3k sind ein Tippfehler, im Taschenrechner stand 3.05k; das Ergebnis am Ende ist aber richtig abgeschrieben. Ich habe nach dem Überlagerungssatz für beide Spannungsquellen den Strom durch R2 bestimmt (das sind Iout,{1,2}), diese dann addiert (Überlagerungssatz) und dann nach dem Einsetzen in U=RI etwas umgeformt. Zum Schluss dann die Werte eingesetzt. Greade keine Ahnung, wo da mein Fehler ist... > > Eins N00B schrieb: >> Und in der Simulation kommen da bei mir bei -10V am Ausgang -139mV >> heraus; die Messung wird also etwas abgeschnitten. > > Meine Ergebnisse sind +10.7mV bei -10V und 3.298V bei +10V. Siehe > Anhang. > Aber so genau wird das eh nicht, sonst bräuchte man super präzise > Widerstände und Spannungen ... Ich habe gerade herausgefunden, dass Spice 3V3 statt 3.3 zwar ohne Warnung akzeptiert hat, aber ein anderes Ergebnis geliefert hat. Vermutlich wird das V3 als extra Spice-Direktive geparsed? Das war auf jeden Fall der Fehler. Wenn man statt den 3V3 zB eine 2V5-Referenz nimmt und die Widerstände einmal kalibriert, sollte das Ergebnis doch eigentlich ganz akzeptabel sein, oder? Vernachlässigbarer Innenwiderstand der Quelle natürlich angenommen.
Eins N00B schrieb: > Ich habe gerade herausgefunden, dass Spice 3V3 statt 3.3 zwar ohne > Warnung akzeptiert hat, aber ein anderes Ergebnis geliefert hat. > Vermutlich wird das V3 als extra Spice-Direktive geparsed? Das war auf > jeden Fall der Fehler. OK, gefährlich, darauf könnte ich auch mal hereinfallen... Ich denke, das ist ganz banal: das 'V' bedeutet LTSpice gar nichts bzw. es wird nur für die Lesbarkeit des grafischen Planes akzeptiert und Spice ignoriert den Buchstaben und alles was danach kommt ... Nur die bekannten Multiplikatoren haben Wirkung. Wahrscheinlich sind 3R3 auch nur 3 Ohm.
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