Arduino Due Analogausgang an Eingangsbereich anpassen

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Über dieses Projekt

Ziel: Den Analogausgang des Arduino Due so anpassen, dass sein Bereich dem Eingangsbereich entspricht.

Der Arduino Due liefert am DAC-Ausgang keine Spannung von 0 V bis Vref, sondern nur von 1/6 bis 5/6 der Referenzspannung. Bei Vref = 3,3 V entspricht das 0,55 V bis 2,75 V – wie auch im Atmel-Datenblatt bestätigt.

Der nutzbare Ausgangsspannungsbereich beträgt nur 2,75 − 0,55 = 2,2 V, die Auflösung damit 2,2 V / 4095 ≈ 0,537 mV.

Ein differentieller Verstärker mit einem Op-Amp hebt den 0,55-V-Offset auf und verstärkt das Signal auf den gewünschten Bereich. Abbildung 1 zeigt das Schaltbild.

Die Spannung Vp = 0,55 V (Minimalwert des DAC) wird über den Spannungsteiler R3, R4 und Rp erzeugt. Der Trimmer Rp justiert Vp so, dass bei DAC-Wert 0 der Ausgang nahe 0 V liegt. Mit Einfachversorgung erreicht man nie exakt 0 V, sondern einige mV (im Prototyp ca. 8 mV).

Der differentielle Verstärker hat die Verstärkung:

G = Vout / (Vin - Vp) = R2 / R1

Für einen gewünschten Ausgangsbereich von 0 bis 3,3 V wählt man G = 3,3 / 2,2 = 1,5.

Hinweise:

• Widerstände mit ≤ 1 % Toleranz verwenden, besonders die vier Verstärker-Widerstände.
• Keine Operationsverstärker wie LM741, LM1458, TL081 usw. verwenden – sie eignen sich nicht für Einfachversorgung.
• Soll die maximale Ausgangsspannung > 3,3 V betragen, ist ein Rail-to-Rail-Op-Amp (z. B. TLC2272) zwingend erforderlich.

Schaltplan