spezielle Spannungsanpassung -5..5 auf 0..4,096

[gelenkeharald]

Hallo Leute,

ich habe ein Problem, welches theoretisch und simulativ funktioniert,
jedoch auf der fertigen Platine leider nicht.

Es handelt sich um eine spezielle Spannungsanpassung. Ich möchte ein
Sensorsignal, welches von -5 bis 5 V geht auf 0 bis 4,096 V wandeln um
dieses Signal dann zu digitalisieren (deswegen der spezielle Wert).
Hierzu habe ich noch eine Einschränkung, dass keine negative
Versorgungsspannung für OPVs zur Verfügung steht, jedoch eine
Referenzspannung von 4,096V. Die Referenzspannung wird für eine Reihe
von ADCs verwendet.

Ich hab mir hierzu folgendes überlegt.

Das Sensorsignal soll vorerst über einen Spannungsteiler (siehe im Bild
R1 und R2) auf -4,096 bis 4,096 V gewandelt werden. Dies funktioniert
auch auf der Platine.
Danach wollte ich über eine Art Addierer Uref hinzuaddieren (siehe
hierzu Re1 und Re2).
Das funktioniert auch wunderschön rechnerisch. Für den ersten
Spannungsteiler erhält man

\frac{UI}{Ue}=\frac{R2}{R1+R2}

. Mit R2 = 453k und R1 = 100k.
Mit dem Überlagerungssatz erhält man wenn man Re1=Re2 setzt

Ua=\frac{Uref}{2}+\frac{UI}{2}

.
Ich hab das ganze mal im PSpice simuliert und da funktioniert die
Schaltung wenn ich Re1 und Re2 im Megaohmbereich ansiedle, ebenfalls
einwandfrei.

Hier noch eine Tabelle mit den errechneten Ein- und Ausgangswerten:
Ue -5 0 5
Ua 0 2,048 4,096

Und mit den auf der Platine gemessenen Werten:
Ue -5 0 5
Ua 0 1,4 2,8

Mir ist auch klar, dass es natürlich nicht 100% an die berechneten und
simulierten Werte rankommt, aber diese große Abweichung wundert mich
doch sehr. Habe ich vielleicht irgendeinen Denkfehler. Hoffentlich kann
mir jemand von euch helfen oder hat vielleicht sogar eine andere Idee
wie ich das lösen könnte.

Vielen Dank schonmal im Voraus.

Grüße GH