Spannung subtrahieren mit OP

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Hallo,
folgende Schaltung vorgeschlagen, um > Vin:  3.443V ... 4.069V auf
A/D-Wandler: 0 ... 5V abzubilden:
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Wir haben diese jetzt aufgebaut, doch leider funktioniert sie nicht.
Schon im Oberen Teil:
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scheint was faul:
Wir nutzen als Oamp einen Max 475. An Vref (Spannungteiler) liegt 3.9V
an. Aber an Vref1, was eigentlich=Vref sein sollte, kommt 4,9V
(ungefähr Versorgungsspannung) raus.
Wenn wir die Rückführung wegnahmen, änderte sich nichts.

Am IC kann es eigentlich nicht liegen, da dieser neu ist. Auch wenn
die anderen Eingänge (der 475 enthält 4 Oamps) nicht beschaltet waren,
kam auch hier 4.9V an.
 
Wie kann ich herausfinden, wo der Fehler ist?

Viele Grüße und Danke,
Hendrik

Re: Spannung subtrahieren mit OP

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Hallo Hendrik,
leider ist das der "falsche" OPamp. Der hat zwar Rail- to Rail-Ausgang (0
bis 5V)
aber leider verträgt er am Eingang nur -0,1V bis +3.1V bei 5V Versorgung.
In obiger Schaltung liegen aber 4V am Eingang.
Am besten einen anderen OPamp nehmen wo dransteht "Rail to rail input and
output".

Den ersten OP für die 4V kann man genauso weglassen und dafür R5=2kOhm
nehmen.
Das ergibt genau den gleichen gewünschten Offset und die gleiche Verstärkung
für den zweiten Opamp. Damit wäre das erste Problem umschifft.

Leider kann der zweite Opamp genauso wenig die gewünschte Eingangsspannung
verkraften (3.443V ... 4.069V). Da müßte man dann das Eingangsignal auf
kleiner
75% abschwächen. Dadurch muß man aber alle anderen Widerstände auch wieder
neu berechnen. Dieser Spannungsteiler wird aber dein Messobjekt mit z.B.
20kOhm belasten oder du suchst dir einen Verstärker mit Mosfet-Eingang.
Dann kann man auch höhere Widerstandswerte nehmen.

Am besten du besorgst dir besagten "Rail to rail input and output"-Opamp.
Dann brauchst du nichts ändern außer dem Opamp.

Am 29.11.2003 gabzs zu dem Thema einen Thread: "Rail-To-Rail Op-Amp"

Gruß
Helmut









Re: Spannung subtrahieren mit OP
Hallo Helmut,

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Das wird leider nix, da die Schaltung morgen Abend fertig sein *sollte*. Bis
dahin bekomme ich keinen neuen OP.

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Verstärkung
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Keine Ahnung, ob ich mein Messgerät mit 20kOhm belasten kann.

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Tja, den krieg ich nun leider nicht 'ran bis morgen.
Gibts sonst noch 'ne Möglichkeit??

Gruß,
Hendrik



Re: Spannung subtrahieren mit OP
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7V Betriebsspannung fuer den OpAmp ?
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
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Re: Spannung subtrahieren mit OP

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Klingt für mich plausibel.
Aber ich bin auch Maschinenbauer, kein E-Techniker... Aber wenn ich 7V
betriebsspannung nehme, kann auch keine Spannung grösser 7 V den A/D Wandler
schrotten?

Gruß,
Hendrik



Re: Spannung subtrahieren mit OP
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Jein. Mit einem LM358 nicht :-)
Ein OpAmp, der R2R-Ausgang hat koennte von 7V mehr Strom in den
Eingang des uC schicken (der mit 5V versorgt wird, in den also
an 5.7V beginnt Strom hinein zu fliessen) als er vertraegt (so
20mA, siehe Datenblatt LatchUp current). Man kann das mit einem
Widerstand in der Leitung (7V-5.6V)/0.02A von mehr als 70 Ohm
verhindern (passende Weret einsetzen, vermutlich stoert es auch
nit wenn man gleich 1k Ohm nimmt, sie A/D-Wandler Eingangsimpedanz
nach Datenblatt des uC).
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
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Re: Spannung subtrahieren mit OP
Hi Manfred,
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Der besagte Widerstand soll zw. den letzten OP und den A/D, oder?
Wenn ich jetzt 6.5V als Versorgunsspannung nehme kann ich also alles
lassen, wie in deiner oder Helmuts Schalutng, nur dass ich vor den A/D
mindestens 45 Ohm schalte ( op---45ohm--a/d), richtig?

Gruß,
Hendrik

Re: Spannung subtrahieren mit OP
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Ja, zuaetzlich kannst du noch auf das Ausgangsbelastbarkeitsdiagramm
des OpAmps gucken (hast du beim MAX475 ja schon), und gucken, wie viel
trom den bei welcher hohen Ausgangsspannung eh liefern kann, das
koennte ja schon weniger als 20mA sein (bei 6.5V Versorgung an 5.7V
Last).
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
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Re: Spannung subtrahieren mit OP

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(0
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Versorgung.
and
Bis
Eingangsspannung
wieder
output"-Opamp.
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Hallo Hendrik,
wie wärs damit die Opamps mit +6V zu versorgen.
Dazu zweiten +5V-Regler nehmen und zwei Si-Dioden in den Fußpunkt.
Eventuell noch 10Kohm vom Punkt 6,3V zum Punkt A.

        ----------
8V-----| 5V-Regler|--- 6,3V
        ----------
            |
            o---A
            |
            V  D1
            -
            |
            V  D2
            -
            |
0V ---------o---------

Das ganze mit Z-Diode zu regeln verbrät einiges an Leistung da dein
Quad-OP 12mA braucht.

Ansonsten bliebe nur noch eine 1.5V(oder 1,2V)-Batterie auf die +5V
aufzusetzen.
Das ergibt dann 6,5(6,2)V. Wenns nur ein paar Tage sein muß, dann hält
die Batterie durch.

Gruß
Helmut







Re: Spannung subtrahieren mit OP

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auf
z.B.
Mosfet-Eingang.
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Hallo Hendrik,
mit den 1kOhm(R7) in der gegebenen Schaltung fließen maximal 2mA
in den Eingang des A/D-Wandlers. Du kannst auch noch zusätzlich eine
Diode vom  A/D-Pin zur +5V-Versorgung machen. In Sperrichtung natürlich.
Das heißt Anode an A/D-PIn und Kathode an +5V. Dann fließt der größte
Teil des Stromes im Fehlerfall gleich auf die 5V-Versorgung.
Das funktioniert aber nur wenn deine 5V-Schaltung die ca. 2mA
aufnehmen kann.

Gruß
Helmut


Re: Spannung subtrahieren mit OP
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Rail-Ausgang
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input
*sollte*.
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R5=2kOhm
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Hallo Hendrik,
vergiss nicht einen 100nF Kondensator direkt vom Plus-Versorgungs-Pin
des Opamp zum Minus-Versorgungs-Pin zu schalten. Die Leitungslänge
des Kondensators soll nur wenige cm betragen.

Gruß
Helmut


Re: Spannung subtrahieren mit OP
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Hallo Helmut,
wohl eher wenige mm.
(Ich hab´s jetzt allerdings nicht ausgerechnet,
aber "eine Hausfrau hat das im Gefüühl") :-)
Gruss
Harald

Re: Spannung subtrahieren mit OP
Hallo nochmal,
ich bin jetzt ein wenig verwirrt.
Wenn ich meine OP's jetzt mit 6.5V betreibe, muss ich dann die
Wiederstände auch neu berechnen, oder bleiben die so?
Wird der Ausgang dann nicht auf 0-6.5V abgebildet?

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Welche 5V Schaltung meinst du?

Gruß,
Hendrik

Re: Spannung subtrahieren mit OP
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Hallo Hendrik,
so wie unten im Schaltplan war das gemeint.
Gruß
Helmut



Differenzverstärker  mit Rail- to Rail-(In)/Out-Verstärker
 ---------------------------------------------------------
Nur weil der MAX475 keinen Rail-to-Rail Eingang ist die 6V
Versorgung nötig.


VREF0=+5V
    |      ---------
   .-.    |   6V    |                            6V
   | |R4  |    +    |                            |                5V
   | |    |  |\|    |      R5         R6 (47k)  --- 100nF          |
   '-'10k  --|-\    |VREF  ___        ___       ---        --------o
    |        |  >---o-----|___|---o--|___|-      |        |        |
VREFo--------|+/           10k    |        |    ===      ---    ___|_
    |        |/|                  |   6V   |             / \   |
    -          |                  |    +   |             ---   |
   | |R3      GND                 |  |\|   |   R7         |    |
   | |                     R1      --|-\   |   ___  Ausg. |    |  A/D
   '-'(40k)                ___       |  >--o--|___|--o----o----|  uP
    |              -------|___|--o---|+/       1k    |         |
    |             |        1k    |   |/|             |         |
   ===            |              |     |             |         |
   GND            |              | C1  |             | C2      |_____
    ______        |             ---    |            ---            |
   |      |       |             ---10n |            ---10n         |
   |Sensor|->-----               |     |             |             |
   |______|                      |     |             |             |
       |                         |     |             |             |
    ---o-------------------------o-----o-------------o-------------o-
                                 |
                                ===
                                GND

Natürlich gehört auch an den A/D-Wandler/uP ein 100nF Kondensator zwischen
dessen Versorgungspins.

Gruß
Helmut


Re: Spannung subtrahieren mit OP
Hallo!

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Gut, genau so haben wir es jetzt (ausser dass alle Kondensatoren 100nF sind.
Ist das ok? Wozu sind die eigentlich?). UND: ES LÄUFT!!!
Vielen Vielen Dank an alle, die Tips gegeben haben.

Danke,
Hendrik



Re: Spannung subtrahieren mit OP

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sind.

Hallo Hendrik,
es freut mich, daß dir der Aufbau gelangen ist.
Die Kondensatoren direkt zwischen den Stromversorgung-Pins liefern den Strom
für schnelle Stromänderungen da durch die Zuleitungsinduktivität das sonst
nicht
möglich wäre. Macht man das nicht, dann kann der Verstärker ungewollt
schwingen.

Die Filterkondensatoren C1, C2 filtern Störungen aus dem Signal die man
sich aus der Umgebung eingefangen hat.
C2 hilft zusätzlich den Spannungseinbruch, der durch die A/D-Wandlung
hervorgerufen wird, zu minimieren. Viele "moderne" A/D-Wandler tasten
nämlich den Eingang mit einer kleinen internen Kapazität ab.

Gruß
Helmut


Re: Spannung subtrahieren mit OP
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Bin in der Glücklichen Lage, ohnehin 6,5V zur Verfügung zu haben. Dann
werde ich die Schaltung mal damit ausprobieren.

Werde berichten. Heute noch ;-)

Vielen Dank!

Gruß,
Hendrik

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