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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Offsetspannung? Was ist das?


Autor: theo (Gast)
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Hallo,

Bin Azubi zum Elektroniker für Geräte und Systeme und gerade am lernen. 
In einem Buch bin ich jetzt über einen Abschnitt gestolpert, den ich 
beim besten Wille nicht verstehe. Ich habe ihn als Anhang eingefügt.
Das mit der Überlagerung verstehe ich ja vielleicht noch ansatzweise, 
aber was ein Offset ist und warum die Wechselspannung in dem Bild noch 
eine Wechselspannung sein soll (und keine pulsierende Gleichspannung, da 
sie ja irgendwie ihre Polarität nicht mehr ändern sondern nur noch im 
positiven Bereich um die 2V schwingt) kapier ich echt nicht. Leider hab 
ich im Internet absolut keine Information darüber gefunden. Sobald man 
Offsetspannung sucht, bekommt man nur Ergebnisse in Zusammenhang mit 
Operationsverstärkern (und da hab ich schon gleich gar keine Ahnung was 
das ist).

Wäre nett wenn mir das jemand (möglichst einfach ;-)) erklären könnte.

Vielen Dank!

Theo

Autor: Chris (Gast)
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Die Spannungen überlagern sich einfach. Das ist wie bei der einfachen 
arithmetischen Addition, der Offset ist die 'gedachte' Nulllinie um die 
sich die Wechselspannnung bewegt.

Autor: Bensch (Gast)
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Sthet doch im Text deines Bilds klipp und klar. Haste nicht gelesen?

Autor: Rumpelstilzchen Rumpel (rumpelstilz)
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Chris schrieb:
> Die Spannungen überlagern sich einfach. Das ist wie bei der einfachen
> arithmetischen Addition, der Offset ist die 'gedachte' Nulllinie um die
> sich die Wechselspannnung bewegt.

Genau! Und wenn du dann noch ein C in den Leitungsweg schaltest hast 
statt U + u wieder nur ein u.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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theo schrieb:

> Das mit der Überlagerung verstehe ich ja vielleicht noch ansatzweise,
> aber was ein Offset ist

Das deutsche Wort für Offset wäre 'Verschiebung'.

Die Wechselspannung ist im Grunde einfach nur zu einer positiven 
Spannung hin verschoben worden.

> und warum die Wechselspannung in dem Bild noch
> eine Wechselspannung sein soll (und keine pulsierende Gleichspannung, da
> sie ja irgendwie ihre Polarität nicht mehr ändern sondern nur noch im
> positiven Bereich um die 2V schwingt)


Eine Wechselspannung ist doch nichts anderes als eine pulsierende 
Gleichspannung.

Du scheinst noch nicht verinnerlicht zu haben, dass es so etwas wie ein 
absolutes 0 bei Spannungen nicht gibt. Im Grunde kannst du in deine 
Achsbeschriftung die 0 hinmalen wo du willst (solange du dir in deinem 
Projekt nur in allen Fällen darüber einig bist, was du als 0 bezeichnen 
willst).

Wenn du in diesem Schaubild alles gleich lässt, und nur die 0 an der 
Y-Achse dort hin malst, wo jetzt 2.0 steht, ist das dann immer noch eine 
pulsierende Gleichspannung oder ist das dann eine Wechselspannung? Wie 
kann eine Spannung ihren Charakter verändern, nur indem man die 
Achsbeschriftung ändert?

Im geposteten Diagram wurde die 0-Linie an eine bestimmte Linie gelegt. 
Bezogen auf diese Linie handelt es sich um eine Wechselspannung, die 
0.5V Amplitude aufweist, deren lokale 0-Linie (also die Linie um die die 
Wechselspannung jeweils nach oben oder unten abweicht) aber um 2V 
gegenüber der Diagramm-0-Linie verschoben ist.

Autor: Michal (Gast)
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Hallo,

"warum die Wechselspannung in dem Bild noch
eine Wechselspannung sein soll (und keine pulsierende Gleichspannung"

Kein Stress, Du hast auch Recht. Es ist alles dasselbe.

In dem Beispiel ist der Offset so groß, dass die negativen Werte gar 
nicht mehr erreicht werden. Und das entspricht auch einer pulsierender 
Gleichspannung.

Wäre der Offset kleiner, so dass der Sinus noch die "Y=0"-Achse queren 
und die negativen Werte noch erreicht würden, müsste man sprachlich das 
ganze aufwendiger beschreiben. Deshalb der Begriff von Offset, universal 
für alle Fälle.

Signal mit Offset bedeutet, unkorrekt aber verständlich Ausgedruckt
"ein weg von der "Y=0" Achse verschobenes Wechselsignal".

Grüße

Michal

Autor: Chris (Gast)
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Stell Dir vor, Du hast eine Gleichspannung 2V und überlagerst das mit 
einer Wechselspannung 1V (Spitze-Spitze) dann erhälst Du das Bild. 
Einfach addieren.
Wie mit Geschwindigkeiten:
Ein Zug fährt konstant 100km/h, in Fahrtrichtung sitzen sich zwei 
gegenüber und werdefn sich einen Ball abwechselnd mit 20km/h zu. Dann 
macht der Ball (von draussen gesehen) mal 80, mal 120km/h.
OK?

Wieso erklären euch das die Lehrer nicht?

Autor: theo (Gast)
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Zitat Michael (Gast): "Kein Stress, Du hast auch Recht. Es ist alles 
dasselbe."

das heißt eine Wechselspannung und eine pulsierende Gleichspannung ist 
das selbe??? Da muss es doch dann wenigstens eine Grenze geben oder so?
Bisher war ich der Meinung eine Wechselspannung zeichnet sich dadurch 
aus, dass sie ihre Polarität ständig ändert. Aber das tut eine 
Gleichspannung ja nicht. Folglich auch eine pulsierende Gleichspannung 
nicht, da sie ja nur innerhalb einer Polarität pulsiert. Oder nicht? hä?


btw: danke für die ganzen antworten, jetz bi´n ich wenigstens schon 
etwas schlauer...

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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theo schrieb:

> das heißt eine Wechselspannung und eine pulsierende Gleichspannung ist
> das selbe???

Ist Ansichtssache

> Da muss es doch dann wenigstens eine Grenze geben oder so?

Man könnte das daran festmachen, wo man seine gedachte 0-Linie hinlegt. 
Aber da du die hinlegen kannst, wo du willst ...

> Bisher war ich der Meinung eine Wechselspannung zeichnet sich dadurch
> aus, dass sie ihre Polarität ständig ändert.

Polarität bezogen worauf?

Autor: Bastler (Gast)
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Soweit ich weiß ist die Definition einer Wechselspannung, dass der 
arithmetische Mittelwert = 0 sein muss!

Autor: theo (Gast)
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aha...jetzt kapier ich gar nix mehr ;-(

Autor: Felice Dalice (flexbex)
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Naja
die Übergänge zwischen Wechsl und Gleichspannung sind warscheinlich 
fließend.
betrachte ich ne Gepulste Rechteckspannung ueber die ganze Periode ist 
sie ne Wechselspannung und  wenn ich nur hi oder lo betrachte ist es für 
die Zeit ne Gleichspannung. Aber meines wissens muss weder der 
arithmetische Mittelwert (ich kann ja meinen 0 Potential Punkt wie oben 
schon geschrieben legen wie ich will) null sein noch sich die Spannung 
ständig ändern.
aber ohne Gewähr

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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theo schrieb:
> aha...jetzt kapier ich gar nix mehr ;-(

OK. Anders Beispiel.

Da ist ein 2 stöckiges Haus.
Das untere Stockwerk hat eine Höhe von 3 Meter, das obere von 2 Meter
Ich bin jetzt im ersten Stock und hüpfe 15 Zentimeter in die Höhe.

Hüfe ich jetzt hoch oder hüpfe ich nicht hoch?

Bezogen auf den Fussboden im ersten Stock hüpfe ich nur 15cm hoch. Das 
kann man wohl nicht wirklich als hoch bezeichnen.

Bezogen auf den Fussboden im Erdgeschoss befindet sich mein 
Scheitelpunkt beim Hüpfen auf 3 Meter 15 und das ist dann schon ganz 
schön hoch.

Was ist es nun? Hüpfe ich hoch oder hüpfe ich nicht hoch?
Antwort: Es kommt immer darauf an, was mein Bezugspunkt (meine 0 Linie) 
ist.


elektrische Spannungen sind Potentialdifferenzen! Es gibt keinen 
absoluten 0-Punkt. Wenn ich will, kann ich den Plus-Pol einer Batterie 
als 0 ansehen. Der andere Pol hat dann, bezogen auf dieses 0-Potential 
eine negative Spannung. Ich kann aber auch sagen, der negative Pol ist 
0, dann hat der andere Pol dazu eine positive Spannung.

Ich kann auch 2 Batterien in Serie schalten


    -  ------||-------  +  -  --------||-------- +

    A                    B                       C

(links eine Batterie, rechts eine Batterie, der Plus-Pol von der linken 
ist mit dem Minus-Pol von der rechten verbunden.

Sage ich nun, mein 0-Potential liegt ganz links am Punkt A (am minus Pol 
der linken Batterie), dann haben sowohl Punkt B als auch Punkt C dazu 
eine positives Potential. Umgangssprachlich: An B messe ich eine 
positive Spannung, an C messe ich eine positive Spannung.

Vereinbare ich für mich, dass 0 am Punkt B liegen soll, dann hat A 
plötzlich negative Spannung in Bezug auf B und C hat positive Spannung 
*in Bezug auf B'.

Ich kann aber auch mein 0 Potential nach C legen, wenn ich will. Dann 
stelle ich fest, sowohl an A als auch an B ist negative Spannung *in 
Bezug auf C*

Ob positiv oder negativ hängt immer davon ab, was ich als 0-Punkt 
vereinbare. Und den kann ich legen wie ich will, solange sich nur alle 
in der Schaltung darüber einig sind, was denn nun 0 sein soll.


Zurück zu deinem Diagram.
Klar kann man die Sichtweise haben:
Da gibt es eine Gleichspannung von 2V. Deren negatives Potential nenne 
ich 0. Bezogen auf dieses 0 gibt es dann noch eine Wechselpsannung, die 
2V Offset hat und eine Amplitude von 0.5V

Das ist eine Sichtweise.
Ich kann aber mit gleichem Recht auch sagen (ich lege meinen 0-Punkt auf 
die Mittellinie der Wechselspannung)
Ich habe da eine Wechselspannung mit 0.5V Amplitude. Bezogen auf 0 
dieser Wechselpsannung gibt es noch eine negative Gleichspannung mit 2V 
Offset (Das negative Potential der Gleichspannung befindet sich also bei 
-2)

Welche Sichtweise ist die Richtige?
Keine! Beide sind gleichwertig! Mit keinem Messinstrument dieser Welt 
könntest du entscheiden, dass die eine Sichtweise richtig und die andere 
falsch ist.

Autor: Felice Dalice (flexbex)
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wollts gerade genauso erklären dann hier die Schaltung von
Karl heinz Buchegger
nochmal in Farbe

Autor: faustian (Gast)
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Die Fragestellung mach schon mehr Sinn wenn man Spannung durch Strom 
ersetzt....

Autor: HildeK (Gast)
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Hier ist die Sprache einfach etwas 'unscharf'.
Natürlich bezeichnet man eine Spannung, die um ihren Nullpunkt (das ist 
der Punkt, gegenüber dem du misst) schwankt, als Wechselspannung.

In deinem Bild oben steht aber, dass diese Wechselspannung (sie 
entspricht deiner ursprünglichen Definition) eine Überlagerung (eine 
Verschiebung, einen Offset) durch eine Gleichspannung erfährt. Daran ist 
nichts besonderes. Dies ist einfach erreichbar mit einer Schaltung 
(einfach mal eine Black Box), die eine Addition von dieser 
ursprünglichen Wechselspannung mit einer Gleichspannung durchführt.

Das Ausgangssignal ist nun das oben gezeichnete Signal und hier setzt 
die 'Unschärfe' der Sprache an. Ist es nun noch immer eine 
Wechselspannung, ist es jetzt eine pulsierende Gleichspannung 
(allerdings: mit Pulsen verbinde ich sprachlich immer Rechtecksignale 
aus der Digitaltechnik) oder ist es, wie ich es nennen würde, eine 
Gleichspannung mit einem überlagerten Wechselspannungsanteil (bzw. eine 
Wechselspannung mit überlagerten Gleichanteil - das steht dir frei).

Letztere Bezeichnung ist für mich deshalb auch sinnvoll, weil es 
einfache Möglichkeiten gibt (einen Kondensator), um den Offset (den 
Gleichspannungsanteil) abzutrennen und wieder eine Wechselspannung nach 
deinem Sprachverständnis daraus zu machen. Häufig ist es auch so, dass 
genau der Wechselanteil das Wesentliche in einem Signalgemisch ist und 
die 'Nachricht' enthält (z.B. in der Audiotechnik). Dass überlagerte 
Gleichanteile zur Funktion der Schaltung notwendig sind (Arbeitspunkt), 
ist für den Inhalt der Nachricht nicht relevant.

Wie du es bezeichnest, ist eigentlich gar nicht so wichtig, solange du 
einem Gegenüber deutlich machen kannst, was du meinst. Da hilft ein Bild 
ungemein! Mit meiner bevorzugten Bezeichnung ist das aber für die 
Fachleute auch ohne Bild zu verstehen.

Autor: Werner (Gast)
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Meiner Meinung nach ist eine Wechselspannung nicht gleich eine 
pulsierende Gleichspannung. Letztere ändert ihre Polarität nicht sondern 
wird, einfach gesagt, nur größer und kleiner, während eine 
Wechselspannung ihre Richtung ändert.

Gruß Werner

Autor: Guguseli (Gast)
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@Werner
Wie schon HildeK (eigentlich beinahe perfekt) erläutert hat, liegt das 
Problem in der "ungenauen" Sprache. So ist deine Definition insofern als 
falsch zu betrachten, wenn du z.B. eine Wechselspannung von 1Vpp mit 
einer Gleichspannung von z.B. 0,5V überlagerst. D.h. 1,5V im Plus und 
0,5V im Minus.Erst ab einem Gleichspannungsanteil von 1V stimmt deine 
Aussage wieder (+und-).

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