AD 7655, Diff Signal mit Offset

[Moonuser]

Hallo,
AD hat mir freundlicher Weise 2 Muster vom AD 7655 zukommen lassen.
Der hat 2 Diff Eingänge und eine Referenz von 2,5 V (extern). Nun meine Frage:
Mein Signal hat 1 Vpp mit einem Offset von 5 V und ist ein Differentialsignal.
Macht es Sinn es auf 2,5 Vpp zu verstärken? Und wenn ja wie am einfachsten. (Frequenz liegt so bei 100 Khz).

Wie kann ich meine Schaltung am besten gegen Überspannung (falschen Anschluss schützen)

Vorab schon mal vielen Dank!

Michael

[magnetix48]

Hallo Moonuser,

als erstes solltest du dein Signal mal besser in den Eingangsbereich des Wandlers verschieben. Bei 5,5 V ist die Grenze der Eingangsspannung erreicht.
So wie ich nach flüchtiger Ansicht des Datenblatts es sehe, beträgt der Eingangsspannungsbereich 0 bis 5 V, du könntest also auf 5 Vpp verstärken.

Gruß
Detlef

[ogni42]

Wenn Dein Signal immer 5V Offset hat, willst Du die wahrscheinlich nicht messen. Dann könntest Du das Signal über einen Kondensator leiten (5V Offset weg) 1V aufaddieren (um einen Minimalpegel von 0V zu bekommen) und das dann soweit Verstärken, wie es dem max. Eingangspegel-10% entspricht.

[Moonuser]

Hallo,
erst mal vielen Dank. Bei solchen Anregungen bekommt man gute Ideen.
Allerdings ist die Sache mit dem C leider nicht einsetzbar, da mein Frequenzbereich von < 1 Hz bis gut über 200 KHz reicht. Ich habe mir überlegt es mit einem Differenzverstärker zu lösen (siehe Artikel unter OP's). Allerdings bin ich mir noch nicht ganz sicher, wie ich es mit den Potentialen hinbekomme. Ich muss es austesten, ob ich die Masse der Versorgung tatsächlich als Bezug nutzen kann. Weiteres folgt.

[magnetix48]

Hallo Michael,

wenn du wirklich ein Differenzsignal von 1 V gegenüber 5 V hast, dann nimmst du, wie du ja schon selbst gesagt hast, mit einem Differenzverstärker das Signal auf. Den Referenzpin des Verstärkers legst du aber nicht auf Masse, sondern auf die 2,5 V Referenzspannung des ADC. Dadurch erhälts du am Ausgang des Verstärkers ein Signal symetrisch zu 2,5 V, ideal für den ADC. Der Differenzverstärker kann den Signalpegel auch gleich verstärken, damit du den Eingangsbereich des ADC möglichst gut ausnutzt.

Gruß
Detlef

[Moonuser]

Hallo Detlev,

ich glaube ich habe es etwas unglücklich beschrieben. Das Signal besteht aus 2 Leitungen.( höhere Störfestigkeit). Die resultiernede Differenzspannung beträgt 1 Vpp. Das Signal hat noch einen Offset von 5 V.

Verstehe ich es richtig:
Wenn ich meine Signalleitungen also an den Differenzverstärker anschließe und 2,5 V ( Referenz) als Masse benutze dann sollte ich ein Signal von 0 - 5 V erhalten (nach Verstärkung) G= 2,5 naja evtl. -10 %!?


Michael

[magnetix48]

Hallo Michael,

nur damit ich dich richtig verstehe, was misst du zwischen den beiden Signalleitungen, nicht auf Masse bezogen, sondern direkt von einer Leitung zur anderen?
Zusätzlich ist interessant, welche Spannung die beiden Leitungen jeweils gegenüber Masse haben.

Möglicherweise habe ich das mit dem Differenzsignal falsch verstanden.

Gruß
Detlef

[Moonuser]

Hallo Detlef,
genau man misst zwischen den beiden Leitungen. Ähnlich wie bei RS 485.
Den Bezug zur Masse muss ich mir noch mal anschauen. Theoretisch gibt es keinen Bezug zur Masse. Allerdings darf die Spannung nur in einem begrenzten Bereich floaten.
Ich als Leihe hätte darüber nachgedacht, eine der beiden Leitungen als Referenz für den Verstärker zu nutzen. Also so wie ADC's mit Differentialeingang arbeiten. Allerdings fehlt mir die Idee, was ich mit der Versorgung der OP's mache.

Gruß

Michael

[magnetix48]

Hallo Michael,

wenn das Nutzsignal + 5 V Offset zwischen den beiden Leitungen liegt und dieses Signal gegenüber Masse floated, dann muss im ersten Schritt mit dem Differenzverstärker ein massebezogenes Signal erzeugt werden.
In einem zweiten Verstärker kann man sich dann um den Offset und die Verstärkung kümmern.
Es ist also doch nicht so einfach, wie ich es mir vorgestellt habe.

Noch ein paar Fragen:
Aus dem ADC bekommst du ja mit hohem Durchsatz 16 Bit Daten.
Wie sollen die weiterverarbeitet werden?
Interessiert dich der Signalverlauf, die Amplitude, die Frequenz?
Welche Genauigkeitsanforderungen stellst du?

Gruß
Detlef

[Moonuser]

Hallo Detlef,

also ich möchte die Daten mit einem Prozessor verarbeiten. Wahrscheinlich werde ich einen ATMega 16 verwenden. Einlesen werde ich das ganze seriell (SPI) um das Layout schlank zu halten.
Angeschlossen wird ein SinCos Encoder. Wichtig ist die beiden Signale (Sinus und Cosinus) gleichzeitig zu erfassen, um den Winkel des Drehgebers (Motor) berechnen zu können. Daher auch dieser ADC.
Die Amplitude benötige ich natürlich für die Winkelbestimmung und da ich ja beide Signale dafür benötige, sollte natürlich das Signal nicht verzerrt sein. Zu guter letzt noch die Frequenz, um die Drehzahl zu bestimmen. Wobei man hier unterscheiden muss: Niedrige Drehzahl, Berechnung erfolgt über Winkeländerung, hohe Drehzahl : ich werde über Schmitt Trigger und Counter die Quads zählen und dann die Drehzahl daraus ableiten und auch den Winkel bestimmen.
Evtl. noch als Hintergrund...
Diese Geber liefern zw. 128 und 2048 SinCos /Umdrehung.

Michael

[magnetix48]

Hallo Michael,

das Signal kommt also aus einem Encoder.

Warum ist das Signal dann nicht massebezogen sondern floated?
Sind die Betriebsspannung des Encoders und der Elektronik voneinander getrennt?

Gibt es ein Datenblatt zum Encoder?

Gruß
Detlef

[Moonuser]

Hallo Detlef,

also das Signal ist nicht Massegebunden, um unterschiedliche Geräte verbinden zu können, ohne dabei Ausgleichströme zu erzeugen. Aber das ganze hat so seine Grenzen. Natürlich kommt die Spannung nicht von ungefähr.
Aber ich habe mal weiter gesucht und was nettes gefunden. Evtl. könntest Du mir bei der Dimensionierung auf die Sprünge helfen.
Das Bild kommt von einem Hersteller solcher Encoder.


Michael

[magnetix48]

Hallo Michael,

was mich wundert, ist der große Offset von 5 V, der auf dem Signal liegt. Versuch doch einfach mal mit einen Differenzverstärker mit Verstärkung 1 das Signal wie im Bild zu messen. Bezugspunkt U1 auf Masse. Wenn du dann an Ua immer noch den Offset auf dem Signal hast, muss der Offset nach dem Differenzverstärker beseitigt werden.

Zur Dimensionierung:
R1 = R2 = 1 kOhm, mag sein dass das für hohe Frequnzen zu hochohmig ist, aber für den Test wird's gehn. Wenn du erst mal mit niedrigen Frequenzen anfängst, spielt der Operationsverstärker noch keine so große Rolle, später brauchst du einen recht schnellen OP.

Das sollte erst mal eine Testschaltung sein, die den Offset bestätigen muss. Wenn der wirklich vorhanden ist sehen wir weiter.

Gruß
Detlef

[Moonuser]

Hallo Detlef,
ich werde dazu ein paar Tage brauchen, möchte es aber auf jeden Fall testen. Ich glaube ich habe keine Op's da und daher werde ich Reichelt erst mal um eine Lieferung bemühen müssen. Was mache ich mit den C's?
Ich kenne zwar einiges an Bauteilen und Funktion, allerdings ist mir der Einsatz hier nicht klar.

Gruß Michael

[magnetix48]

Hallo Michael,

die Cs dürften im Bereich von wenigen pF liegen, die kannst du erst mal vernachlässigen.

Gruß
Detlef