ADC, Range Converter, aktiv I

ADC-Range-Converter, aktiv I
R4: R3: R1: Vref: Vin: R2: Vout:
Mit diesem Arbeitsblatt wird ein Spannungsteiler berechnet, der die bipolare Eingangsspannung in eine unipolare (=positive) Ausgangsspannung umsetzt.
Die Ausgangsspannung des Teilers liegt hier im Bereich von (MCU) -AD-Wandlern, die z. B. mit 0-3,3V oder 0-5V betrieben werden. Aber auch eine SPS-gerechte Ausgangsspannung von +10 V ist möglich.
In der großen Combobox stehen für die Ausgangsspannungen von 2,5V, 5 V und 10 V jeweils fünf vordefinierte Dimensionierungen zur Verfügung. Die Werte in den Textboxen können aber von Ihnen überschrieben werden.
Bei der Auswahl "Eigene Variante berechnen" können Sie eine freie Berechnung durchführen.
Dies geht z. Z. nur über das Prinzip "Versuch und Irrtum". 
Hier ein Beispiel:
Gegeben: Vin = +/- 8 V, Vout = 0 …2,5V, gesucht werden Vref und die Widerstandswerte.
Zuerst werden die Widerstandswerte für Vout = 0 V gesucht. Hierzu werden folgende Werte eingetragen:
Vin = -8 V,
Vref = 1 V (je größer der Unterschied von Vin zu Vout ist, umso kleiner muss Vref sein).
R1 = 10k
R2 = 10k
R3 = 100MOhm, der OpAmp wird als Spannungsfolger mit V=1 geschaltet
R4 = 10k

R1 wird nun solange erhöht, bis im Label "Vout" annähernd 0-Volt erscheinen. Mit Widerständen aus der Reihe E96 kann eine Angleichung von wenigen mV erreicht werden. Ermittelt werden 80,6 kOhm bei 6,62mVout.

Nun werden die Widerstandswerte für Vout = 2,5-V gesucht.
Folgende Eingaben sind notwendig:
Vin = 8 V
R1 = 80,6kOhm
R2 = 10k
Vref = 1 V
R3 = 10k
R4 = 10k
Der Wert im Label "Vout" zeigt einen höheren Wert als Vref =2,5V an. Das heißt, dass R4 verkleinert werden muss, um eine Abschwächung auf 2,5V zu erreichen. Bei R4 = 4,02kOhm hat Vout 2,50V. Damit ist die Werteermittlung beendet. Die Eingangsspannung von +/-8 V wird in eine Ausgangsspannung von 0 … +2,5V umgesetzt.
Im Überblick sieht die Berechnung so aus:
Vin = +/-8 V
Vref = 1 V
Vout = 0 …2,5V
R1 = 80,6kOhm, R2 = 10kOhm, R3 = 10kOhm, R4 = 4,02kOhm
Bitte beachten Sie, dass diese einfache Art der Konvertierung nur für AD-Wandler mit einer Auflösung von 12 … 14-Bit brauchbar ist.
Electronic Developer

Online-Rechner für Elektronikentwickler, Autor: Norbert Lieven
