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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Frequenz verdoppeln -> XOR oder PLL ?


Autor: Fred Ram (seek51)
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Hallo Leute

Will bei einem Audiosignal (20 -> 20khz) die jeweilige Frequenz 
verdoppeln.
Habe mich jetzt durchs Forum gelesen und zwei Methoden gefunden.
Einmal mit einem PLL und einmal mit einem XOR Gatter mit einem R und C.

Das Xor Gatter ist mir klar. Der Widerstand und der Kondensator wirken 
wie ein Phasenschieber. Danach die logische Verknüpfung der zwei 
Eingänge und ich erhalte am Ausgang jeweils einen Puls bei steigender 
und fallender Flanke. Nachteil: Phasenverschiebung ändert sich mit f.

Der PLL ist mir noch ein bischen suspekt. Nachteil: Zu kleine f.

Dritte Möglichkeit ein uC. Mit uC habe ich von Berufswegen schon eine 
sehr große Erfahrung. Aber wie angehen ?
Pulsdauer messen und danach syntetisiertes Signal ausgeben?

Für Lösungsvorschläge währe ich sehr dankbar.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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FFT - Verdopplung - IFFT wäre wohl die DSP-Lösung dafür.

PLL wird dir Probleme mit der Regelzeitkonstanten bereiten.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Will bei einem Audiosignal die jeweilige Frequenz verdoppeln.
Das ist idR. ein Signalgemisch, da wirst du mit solch einfachen 
Methoden nicht zum Ziel kommen. Ein Xor kann mit Tricks eine 
Rechteckspannung in der Frequenz verdoppeln. Eine PLL kann genau 1 
Frequenz verdoppeln.

Autor: Fred Ram (seek51)
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Also müsste ich z.b. über eine FFT die stärkste Frequenz rausfinden und 
dann mittels PLL verdoppeln?

Autor: Olaf (Gast)
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> Will bei einem Audiosignal (20 -> 20khz) die jeweilige Frequenz
> verdoppeln.

Das kannst du nur durch mischen. Such mal nach Fledermausdetektor,
das ist ziemlich aehnlich zu dem was du vorhast, nur anders rum.

Olaf

Autor: Fred Ram (seek51)
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Das mit dem Fledermausdetektor ergibt für mich keinen Sinn, weil es ein 
Frequenzteiler ist. Sollte also mit einigen JK Flipflops schon zu lösen 
sein.

Autor: hmm. (Gast)
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Oder eine FFT, die Skala auf logarithmisch umrechnen, das Resultat nach 
rechts schieben, und wieder zurueck transformieren. Die FFT wird aber 
heftig, denn unter 1000 punkten laeuft nichts.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Das kannst du nur durch mischen.
Ja, aber den Filter nach dem Mischer möchte ich mal sehen  :-/

@  Fred Ram
Ist das jetzt ein Audio-Signal (aka Sprache, Musik)
oder 1 Audiosignal (aka Sinus, Rechteck)?

Autor: Fred Ram (seek51)
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Es ist ein Audiosignal, das von einer E Gitarre kommt. Es wird als 
erstes über einen aktiven Schmitt Trigger gejagt, und ist dann nur noch 
einen Rechteckspannung. Der Sinn der ganzen Sache ist es einen Oktaver 
zu bauen , der clean ist. Also keine Verzerrung. Jetzt werden einige 
Leute aufschreien, weil die Rechteckwandlung schon sehr viele 
Verzerrungen verursacht.
Nach dem Zusammenführen des Originalsignals mit dem Synthetisiertem 
Signal, werden diese aber überdeckt und geben einen angenehmen Ton. Bis 
jetzt habe ich Oktaver immer mit Transistoren usw. gelöst. Nun möchte 
ich aber gerne einmal einen neuen Weg gehen.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Dafür brauchst Du einen DSP oder eine leistungsstarke MCU. Stichwort: 
"Pitch shifting"

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> und ist dann nur noch einen Rechteckspannung.
Mit vielen tausend Frequenzen... :-o
Sieh dir das mal genauer an.

> Nach dem Zusammenführen des Originalsignals mit dem Synthetisiertem Signal
Ja, dann rückt die Mischer-Variante wieder in greifbare Nähe.

Autor: micha54 (Gast)
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Hallo,

war da nicht mal vor kurzem sowas wie Quadrat des Sinus ergibt eine 
Gleichspannung plus ein Signal der doppelten Frequenz ?
Gruß,
Michael

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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micha54 schrieb:
> war da nicht mal vor kurzem sowas wie Quadrat des Sinus ergibt eine
> Gleichspannung plus ein Signal der doppelten Frequenz ?
Stichwort: Mischer...
Nein, nicht der mit den vielen Knöpfen und der Effektabteilung, sondern 
der aus der Hochfrequenz bekannte: 
http://de.wikipedia.org/wiki/Mischer_(Elektronik)

Autor: Fred Ram (seek51)
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Also einen einfachen IC, der meine Aufgabe von alleine Löst, gibt es 
nicht?

Autor: Hagen Re (hagen)
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Falls du schon deine Rechtecksignale hast und deren Frequenz im Rahmen 
bleibt, zb. < 20Khz könntest du einfach per AVR die Flanken mit dem 
Input Capture ausmessen. Den ausgemessen Wert in MCU Takte halbieren und 
als PWM wieder ausgeben.

Gruß Hagen

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Den ausgemessen Wert in MCU Takte halbieren und als PWM wieder ausgeben.
Es sollte doch möglichst "clean" sein  :-o
Schon beim Umwandeln des Gitarrensignals in ein Rechteck ist von "clean" 
keine Spur mehr.

Autor: Matthias K. (john_connor)
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> Der PLL ist mir noch ein bischen suspekt. Nachteil: Zu kleine f.

Mit einer PLL können extrem HOHE Frequenzen erreicht werden.

Weder mit einer selbst gebastelten XOR Lösung noch mit dem 
Mikrocontroller wirst du jemals derart stabile, hohe Frequenzen erzeugen 
können wie mit einer PLL.

Erklärung Funktionsweise:

http://de.wikipedia.org/wiki/Phase-locked_loop

Für Frequenzverdopplung (grundsätzliche Aufgabe: aus niedriger Frequenz 
höhere Frequenz erzeugen) ist der Abschnitt "Frequenzsynthese" 
entscheidend.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> hohe Frequenzen erzeugen können wie mit einer PLL.
Der Input ist ein Mischsignal (Gitarre).
Eine Oktave höher ist das immer noch ein Mischsignal.
Eine PLL gibt üblicherweise nicht auch ein Mischsignalaus.
Und sie kann mit einem Mischsignal am Eingang nichts anfangen.

> grundsätzliche Aufgabe: aus niedriger Frequenz höhere Frequenz erzeugen
Gleichzeitig aus vielen niedrigen Frequenzen höhere Frequenzen 
erzeugen kann eine PLL nicht.

Autor: May (Gast)
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Wenn ich mich jetzt nicht irre:
 In der HF Technik wird ein Gleichrichter (vier Dioden)
zum  Frequenz verdoppeln verwendet bzw. zum Mischen.
Keine Ahnung ob auch für deine Anwendung geht.

Autor: geb (Gast)
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Es muß doch nicht immer gleich A/D + DSP+..... sein. Nimm doch einfach 
einen analog-Multipizierer z. B. AnalogDevice AD633 dann steht am 
Ausgang ein Signalgemisch mit doppelter frequenz.

Grüße Gebhard

Autor: Hagen Re (hagen)
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>> Den ausgemessen Wert in MCU Takte halbieren und als PWM wieder ausgeben.
>Es sollte doch möglichst "clean" sein  :-o
>Schon beim Umwandeln des Gitarrensignals in ein Rechteck ist von "clean"
>keine Spur mehr.

Kann schon sein, aber so hat er's gemacht, sein Problem. Meine Antwort 
geht von seinen Vorgaben aus, fettig.

Autor: ich (Gast)
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Eingangssignal vor dem ST in Brückengleichrichter.

Vorherige Aufteilung in verschiedene Frequenzbereiche verbessert die 
ergebnisse.

Aber warum nicht einfach eine Oktave höher Spielen?

Autor: Blumi (Gast)
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