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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Durchlasskurve eines Quarzfilters


Autor: Zauberlehrling (Gast)
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Hallo,
ich habe da einen Meßaufbau:
Ein Wobbelgenerator wobbelt in 2 Sekunden von 32767 bis 32769 Hz.
Die Frequenzauflösung des Wobblers ist genügend fein (9,72 * 10^-5 Hz).
Vom Ausgang des Wobblers geht ein 32.768kHz Uhrenquarz zum Eingang des 
(Speicher)Oszilloskops. Die Durchlasskurve dieses Quarzes soll vermessen 
werden.

Das Bild das ich bekomme wenn ich umkekehrt von 32769 auf 32767 Hz 
runterwobble ist doch sehr verschieden von dem was ich bekomme wenn ich 
in umgekehrter Richtung wobble.

Autor: Helmut -dc3yc (dc3yc)
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Dann wobble mal langsamer und schaue, was dann passiert!

Autor: Zauberlehrling (Gast)
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Helmut -dc3yc schrieb:
> Dann wobble mal langsamer und schaue, was dann passiert!

Bei anderen Wobbelgeschwindigkeiten sieht die Kurve ganz verschieden 
aus, man muss dem Quarz ja auch Zeit zum Einschwingen geben. Bei 20 
Sekunden Wobbelzeit ist die Welligkeit total verschwunden.

Autor: Hc Zimmerer (mizch)
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Bei Deiner ursprünglichen Messanordnung (2 Hz Hub bei 0.5 Hz 
Modulationsfrequenz) würde sich bereits bei sinusförmiger 
Frequenzmodulation eine Bandbreite (10%) von etwa 5 Hz ergeben, bei 
Sägezahn aber wesentlich mehr.  Du lieferst also wegen vermutlich 
sägezahnförmiger Frequenzmodulation ein noch wesentlich breiteres 
Spektrum an.

Du musst mindestens mit einem Dreieck wobbeln und mindestens 
schätzungsweise ein Zehntel der Modulationsfrequenz (oder kleiner) 
nehmen, um das angelieferte Spektrum schmal genug zu machen, dass Du den 
Quarzdurchlass besser sehen kannst.

Autor: Jens G. (jensig)
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Weiterhin mußt Du sicherstellen, daß Ein- und Ausgang des Quarzes mit 
einer bestimmten Impedanz belastet wird, weil nur dann sich eine 
bestimmte Kurve ergibt (hat aber mit der unterschiedlichen Kurve 
abhängig von der Wobbelrichtung nix zu tun).
Allerdings wird wohl die nötige Impedanz nicht im Datenblatt eines 
Uhrenquarz stehen ...

Autor: Zauberlehrling (Gast)
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Hc Zimmerer schrieb:
> Bei Deiner ursprünglichen Messanordnung (2 Hz Hub bei 0.5 Hz
> Modulationsfrequenz) würde sich bereits bei sinusförmiger
> Frequenzmodulation eine Bandbreite (10%) von etwa 5 Hz ergeben, bei
> Sägezahn aber wesentlich mehr.

Du meinst sowas wie den Modulationsindex η:
das Verhältnis des Frequenzhubs ΔfT zur Modulationsfrequenz fs

das wär bei Sinusförmiger Modulation 2 Hz / 0,5 Hz = 4
für Sägezahnförmige Modulation nicht so einfach.
Aber dieser Modulationsindex wird doch, je langsamer ich wobble desto 
größer!

Autor: Peter R. (pnu)
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Die Verzerrung der Wiedergabe beim Wobbeln hat mit dem zu schnellen 
Abtasten zu tun.

Eine Bandfilter ist nur imstande, Impulse mit T = 1/B richtig 
durchzulassen.

Bei 1 Hz Bandbreite kann es also nur Impule von 1sec Länge durchlassen.

Bei langsamen Abtasten, z.B 1/2 Hz je Sekunde wird die Bandfilterkurve 
innerhalb zwei Sekunden duchlaufen. Da es selbst Vorgänge wiedergeben 
kann, die innerhalb einer Sekunde ablaufen, klappt die Wiedergabe gerade 
noch.

Jagt man mit 2Hz/ sec über die Filterkurve, müsste das Ausgangssignal 
innerhalb einer halben Sekunde auf- und absteigen. Wegen seiner 
Bandbreite von 1 Hz kann das Filter das aber nicht und verstümmelt das 
Ausgangssignal.

Klares Kriterium für zu schnelles Abtasten sind verschiedene 
Filterkurven bei Aufwärts- und Abwärtsabtastung.

Anm. Die Formeln T = 1/B usw. sind nur grobe Annäherungen.

Autor: Ralli (Gast)
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Wer zu faul zum Nachrechnen ist, sollte sich zu helfen wissen:

Wobbelfrequenz so lange verringern bis kein nennenswerter
Unterschied zwischen dem Bild bei steigender und fallender
Frequenz sichtbar ist.

- Oder erhöhen, bis Unterschiede sichtbar werden.

Da wurde einem früher in den ersten Minuten der Einweisung
zu so einem Gerät so anschaulich demonstriert und erklärt,
dass man darüber überhaupt nicht mehr nachdenkt...

Autor: Zauberlehrling (Gast)
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Peter R. schrieb:
> Die Verzerrung der Wiedergabe beim Wobbeln hat mit dem zu schnellen
> Abtasten zu tun.
>
> Eine Bandfilter ist nur imstande, Impulse mit T = 1/B richtig
> durchzulassen.

Du hast 1000% recht.  :-)
Wie blöd von mir.  :-(
Ich sollte ganz langsam wobbel und gut ist.  :-)


Ich hätte da gleich eine weitere Frage, ich werd aber keinen neuen 
Thread eröffnen:
Bei diesem langsamen wobbeln erwische ich irgendwann die 
Resonanzfrequenz des Quarzes. Könnte es passieren, das der sich in dem 
Moment erwärmt, durch die Erwärmung größer wird und die Resonanzfrequenz 
kleiner wird?
Dann würde es auch beim langsamsten wobbeln einen Unterschied machen, in 
welcher Richtung ich wobble?!

Autor: Bernd Wiebus (berndwiebus) Benutzerseite
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Hallo Zauberlehrling.

> Bei diesem langsamen wobbeln erwische ich irgendwann die
> Resonanzfrequenz des Quarzes. Könnte es passieren, das der sich in dem
> Moment erwärmt, durch die Erwärmung größer wird und die Resonanzfrequenz
> kleiner wird?

Du soltest nicht mehr Leistung in den Quarz stecken, als unbedingt 
nötig.
Wenn du richtig leistung in den Quarz steckst, kannst Du ihn sogar 
zerstören.

> Dann würde es auch beim langsamsten wobbeln einen Unterschied machen, in
> welcher Richtung ich wobble?!

Dann müsstest Du mit großer Leistung extrem langsam Wobbeln. Weil 
normalerweise ist die Erwärmung nicht dergestalt, das Du den Effekt 
siehst, und zweitens würde die thermische Trägheit des Quarzes 
ausgleichend wirken.
Du müstest also so langsam Wobbeln, das diese Trägheit das nicht mehr 
ausmitteln kann.
Ausserdem gibt es ja bei einem einzelnen Quarz ja die Paralell und die 
Serienresonanz. Die Halterungskapazität des Quarzes liegt Paralell zum
gesamten Quarz Ersatzschaltbild. Bei Serienresonanz wirkt Sie als Bürde, 
und bei Paralellresonanz liegt sie in Reihe mit der Ersatzkapazität des 
Quarzersatzschaltbildes. Darum ist die Parallelresonanz immer etwas 
höher als die Serienresonanz.

Darum ist es schon ein Unterschied, ob Du Dich der Resonanzfrequenz von 
oben oder von unten näherst.

Bei Filtern aus mehreren Quarzen statt eines einzelnen Quarzes ist das 
ganze noch etwas komplizierter.

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic

http://www.dl0dg.de

Autor: Michael X. (Firma: vyuxc) (der-michl)
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32k ist doch ein Uhrenquarz. Die Dinger sind sehr hochohmig (um die 
100k) um Strom zu sparen.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Michael X. schrieb:
> 32k ist doch ein Uhrenquarz.

ja.

> Die Dinger sind sehr hochohmig (um die  100k)

ebenfalls ja

>  um Strom zu sparen.

NEIN. Das liegt einfach in der Natur der Sache, also schlichte Physik.

Ist aber ein angenehmer Nebeneffekt.

Autor: Zauberlehrling (Gast)
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Michael X. schrieb:
> 32k ist doch ein Uhrenquarz. Die Dinger sind sehr hochohmig (um die
> 100k) um Strom zu sparen.

Nein, muß ich deutlich widersprechen bzw. nicht ganz so einfach.
Ist der Quarz in parallelresonanz kann es sein, das der 
Verlustwiderstand im 100k Bereich liegt.
Ist der Quarz jedoch in Serienresonanz ist er eher niederohmig.
Genaue Meßwerte oder Berechnungswerte hab ich leider nicht.

Ich habe auch schon zu Testzwecken den einen oder anderen Uhrenquarz 
geschrottet. Bei Serienresonanzfrequenz und ca 20 Vpp machte es ganz 
ganz leise klick und dann geht nix mehr. Ein Zinken der Stimmgabel ist 
dann abgebrochen.

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