Spannung subtrahieren mit OP

- H
- Hendrik Friedel
  
  Kontaktmöglichkeiten für registrierte Benutzer
gepostetes
vor 20 Jahren

Tue, Dec 9, 2003 7:04 PM

Hallo, in hat Helmut Sennewald mir folgende Schaltung vorgeschlagen, um > Vin: 3.443V ... 4.069V auf A/D-Wandler: 0 ... 5V abzubilden:

Differenzverstärker mit Rail- to Rail-In/Out-Verstärker > -------------------------------------------------------- > > VREF0=VCC > + > | --------- > .-. | VCC | > | |R4 | + | > | | | |\| | R5 R6 (47k) > '-'10k --|-\ |VREF ___ ___ > | | >---o-----|___|---o--|___|- > VREF o--------|+/ 10k | | > | |/| | VCC | > - | | + | > | |R3 GND | |\| | R7 > | | R1 --|-\ | ___ Ausgang > '-'(40k) ___ | >--o--|___|--o------- > | -------|___|--o---|+/ 1k | > | | 1k | |/| | > === | | | | > GND | | C1 | | C2 > ______ | --- | --- > | | | ---10n | ---10n > |Sensor|->----- | | | > |______| | | | > | | | | > ---o-------------------------o-----o------------- > | > === > GND >

Wir haben diese jetzt aufgebaut, doch leider funktioniert sie nicht. Schon im Oberen Teil:

VREF0=VCC > + > | --------- > .-. | VCC | > | |R4 | + | > | | | |\| | > '-'10k --|-\ |VREF1 > | | >---o---- > VREF o--------|+/ > | |/| > - | > | |R3 GND > | | > '-'(40k) > | > | > === > GND

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

- H
- Helmut Sennewald
  
  Kontaktmöglichkeiten für registrierte Benutzer
Vote on answer
gepostetes
vor 20 Jahren

Tue, Dec 9, 2003 8:21 PM

"Hendrik Friedel" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@posting.google.com...

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

- H
- Hendrik Friedel
  
  Kontaktmöglichkeiten für registrierte Benutzer
Vote on answer
gepostetes
vor 20 Jahren

Tue, Dec 9, 2003 9:49 PM

Hallo Helmut,

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

Verstärkung

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

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

Gruß, Hendrik

- M
- MaWin
  
  Kontaktmöglichkeiten für registrierte Benutzer
Vote on answer
gepostetes
vor 20 Jahren

Tue, Dec 9, 2003 10:01 PM

Hendrik Friedel schrieb im Beitrag ...

7V Betriebsspannung fuer den OpAmp ?

-- Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com homepage:

formatting link

de.sci.electronics FAQ:

formatting link

Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask. Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

- H
- Helmut Sennewald
  
  Kontaktmöglichkeiten für registrierte Benutzer
Vote on answer
gepostetes
vor 20 Jahren

Tue, Dec 9, 2003 10:13 PM

"Hendrik Friedel" schrieb im Newsbeitrag news:br5g0p$o31$ snipped-for-privacy@nets3.rz.RWTH-Aachen.DE...

(0

Versorgung.

and

Bis

Eingangsspannung

wieder

output"-Opamp.

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

- H
- Hendrik Friedel
  
  Kontaktmöglichkeiten für registrierte Benutzer
Vote on answer
gepostetes
vor 20 Jahren

Tue, Dec 9, 2003 10:21 PM

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

- M
- MaWin
  
  Kontaktmöglichkeiten für registrierte Benutzer
Vote on answer
gepostetes
vor 20 Jahren

Tue, Dec 9, 2003 10:29 PM

Hendrik Friedel schrieb im Beitrag ...

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
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

- H
- Helmut Sennewald
  
  Kontaktmöglichkeiten für registrierte Benutzer
Vote on answer
gepostetes
vor 20 Jahren

Tue, Dec 9, 2003 10:45 PM

"Helmut Sennewald" schrieb im Newsbeitrag news:br5hdp$eqp$01$ snipped-for-privacy@news.t-online.com...

auf

z.B.

Mosfet-Eingang.

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

- H
- Helmut Sennewald
  
  Kontaktmöglichkeiten für registrierte Benutzer
Vote on answer
gepostetes
vor 20 Jahren

Wed, Dec 10, 2003 6:18 AM

"Helmut Sennewald" schrieb im Newsbeitrag news:br5jb3$9j5$02$ snipped-for-privacy@news.t-online.com...

Rail-Ausgang

input

*sollte*.

R5=2kOhm

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

- H
- Hendrik Friedel
  
  Kontaktmöglichkeiten für registrierte Benutzer
Vote on answer
gepostetes
vor 20 Jahren

Wed, Dec 10, 2003 8:58 AM

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

- H
- Hendrik Friedel
  
  Kontaktmöglichkeiten für registrierte Benutzer
Vote on answer
gepostetes
vor 20 Jahren

Wed, Dec 10, 2003 9:08 AM

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?

Welche 5V Schaltung meinst du?

Gruß, Hendrik

- H
- Hendrik Friedel
  
  Kontaktmöglichkeiten für registrierte Benutzer
Vote on answer
gepostetes
vor 20 Jahren

Wed, Dec 10, 2003 9:13 AM

Hi Manfred,

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

- M
- MaWin
  
  Kontaktmöglichkeiten für registrierte Benutzer
Vote on answer
gepostetes
vor 20 Jahren

Wed, Dec 10, 2003 10:15 AM

Hendrik Friedel schrieb im Beitrag ...

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
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

- H
- Harald Wilhelms
  
  Kontaktmöglichkeiten für registrierte Benutzer
Vote on answer
gepostetes
vor 20 Jahren

Wed, Dec 10, 2003 12:40 PM

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

- H
- Helmut Sennewald
  
  Kontaktmöglichkeiten für registrierte Benutzer
Vote on answer
gepostetes
vor 20 Jahren

Wed, Dec 10, 2003 6:34 PM

"Hendrik Friedel" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@posting.google.com...

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

- H
- Hendrik Friedel
  
  Kontaktmöglichkeiten für registrierte Benutzer
Vote on answer
gepostetes
vor 20 Jahren

Wed, Dec 10, 2003 8:53 PM

Hallo!

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

- H
- Helmut Sennewald
  
  Kontaktmöglichkeiten für registrierte Benutzer
Vote on answer
gepostetes
vor 20 Jahren

Wed, Dec 10, 2003 9:38 PM

"Hendrik Friedel" schrieb im Newsbeitrag news:br814i$ago$ snipped-for-privacy@nets3.rz.RWTH-Aachen.DE...

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