Diese Schaltung zur Bereichserweiterung stammt aus meinem
Buch MSR mit Word und Excel. Ch0 bis Ch2 sind hochohmige Eingänge eines
AD-Wandlers mit dem Spannungsbereich 0 ... 5 V. Nun kam die Frage auf, wie
der rechte Spannungsteiler für den Eingangsbereich -10V bis + 10 V berechnet
werden kann.
Zwei parallele Widerstände mit je 100 k ergeben 50 k. Zwischen
Masse und +5V
liegt ein Spannungsteiler mit 100 k und 50 k. Das ergibt eine
Leerlaufspannung
von 3,333 V. Der Innenwiderstand des Spannungsteilers berechnet sich
aus drei
parallelen Widerstanden von 100 k und hat damit 33,3 k,.(Der
Innenwiderstand der Betriebsspannung ist Null. Die drei
Widerstände liegen dann quasi parallel. Es wirkt so, als läge
33 k gegen eine Referenz von 3,3 V.) Der äußere
Spannungsteiler
zum Messeingang besteht damit aus 100 k und 33,3 k. Daraus ergibt eine
Teilung
der Messspannung durch 4 und damit ein Spannungsbereich von 20 V.
Dieser ist aber
zugleich um 10 V nach unten verschoben. Wenn nämlich außen
-10 V anliegt, stehen
sich zweimal 100 k parallel an +5 V und einmal 100 k an -10 V
gegenüber, was
genau 0 V am ADC-Eingang ergibt. Und wenn außen 0 V angelegt
wird, ergibt sich
insgesamt ein Spannungsteiler von 50 k zu 50 k, was die halbe
Bereichsspannung
von 2,5 V an den ADC legt.
