Pegelverschiebung eines +/- 2,5-V-Signals auf 0 - 5 V

Das erste, was Sie versuchen sollten, ist ein einfacher Widerstandsaddierer ohne Operationsverstärker. Aber es ist klar, dass das hier nicht funktionieren wird: Ein Widerstandsaddierer dämpft immer das Signal, und wir brauchen einen$\times$1 Verstärkung.

Dies ist ein nicht invertierender Summierverstärker. Man sollte meinen, wir müssten einfach 2,5 V addieren, aber hast du das? Ich nehme an, Sie haben 5 V, also nutzen wir das und sehen, wohin es uns bringt. Wenn wir -2,5 V am Vin-Eingang haben, sollte der nicht invertierende Eingang Null sein, wenn Sie 0 V ausgeben möchten, unabhängig von den Werten von R3 und R4. R1 und R2 bilden also einen Spannungsteiler, und R2 sollte zweimal R1 sein, um 0 V zu erhalten.

Als nächstes müssen wir die Verstärkung finden, die durch R3 und R4 bestimmt wird:

$A_V = \dfrac{R3 + R4}{R3}$

Wenn wir 2,5 V am Vin-Eingang haben und mit R2 = 2$\times$R1 erhalten wir 3,33 V am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers. Um diese 5 V auszugeben, müssen wir um 1,5 verstärken, also muss R3 zweimal R4 sein.

Wir könnten die folgenden Werte verwenden:

R1 = 10 kΩ
R2 = 20 kΩ
R3 = 20 kΩ
R4 = 10 kΩ

Sie benötigen einen RRIO-Operationsverstärker (Rail-to-Rail I/O), wenn Sie ihn mit einer einzigen 5-V-Versorgung versorgen möchten.

Hier ist eine Möglichkeit, dies zu tun:

Der Widerstandsteiler liefert 1,25 V an den nicht invertierenden Eingang. Dies kann bei Bedarf durch eine dedizierte Spannungsreferenz ersetzt werden. Sie benötigen einen Rail-to-Rail-Ausgangs-Operationsverstärker.

Hier ist eine Simulation:

Beachten Sie, dass die Eingangsimpedanz durch R3 definiert ist, daher müssen Sie diese möglicherweise erhöhen (und R2 um dasselbe) oder puffern, wenn die Quelle eine hohe Impedanz hat. Beachten Sie auch, dass der Ausgang invertiert ist.

Hier ist auch eine nicht invertierende Methode als Referenz:

Und die Simulation (das "to_adc" ist die Ausgangsspannung):

Die obige nicht invertierende Schaltung ist ein bisschen wie Ihr Summierverstärker.
Der von Ihnen gezeigte Summierverstärker hat jedoch ein Problem, die gezeigten invertierenden Verstärkungswiderstände werden den Teiler nicht korrigieren. Es benötigt (R1 + R2) für den Rückkopplungswiderstand.
Die Verstärkung ist also gleich ((R1 + R2) / R2) + 1.

Hier ist ein Beispiel, wie es aussehen sollte (die Suffixe a und b dienen nur dazu, SPICE bei Laune zu halten):

In der Simulation können Sie sehen, dass der Operationsverstärker + IN von 0 V auf 1,25 V schwingt, sodass eine Verstärkung von 4 erforderlich ist, um 0 V bis 5 V auszugeben. Da R1c und R1d parallel sind, erhalten wir 50k. Also (150k / 50k) + 1 = 4.