Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Doppel Lock-In und Magnitude


von Hannes (Gast)


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Hallo Leute,

ich arbeite mich gerade in die Funktionsweise eines Doppel Lock-in 
Verstärkers ein. Ich habe jedoch folgendes Problem:
Wenn ich am Ende den X-Kanal und den Y-Kanal (90° phasenverschoben) habe 
und für den Endbetrag SQRT(X^2+Y^2) gilt, wie kann ich diese Berechnung 
möglichst billig in analoger Hardware aufbauen?
Oder gibt es eine gute Approximation?
Den Umweg über den digitalen Weg mit zum Beispiel einem Mikrocontroller 
möchte ich ungern gehen, wäre aber wahrscheinlich das einfachste.
Eventuell gibt es ja eine einfache Möglichkeit das quadratische Mittel 
ausgeben zu lassen, aber mir ist leider keine bekannt :).

Grüße
Hannes

von Hagen R. (hagen)


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Analog kenne ich es nur so das man den Inphase Kanal = 90Grad, benutzt 
um eine PLL Regelschleife aufzubauen. Man synchronisiert also den 
Dekodiertakt im Empfänger über die Inphase, man regelt den Phasenfehler 
der Dekodierung auf möglichst 0 Grad aus. Defakto regelt man sogar die 
Frequenz und Phasenlage nach.

Ist man dann Phasen-/Frequenzsynchron dann hast du im anderen Kanal 
direkt ablesbar deinen gesuchten Wert, da du nun einen synchronen 
Gleichrichter/LockIn Detektor hast.

Es gilt dann R = Sqrt(X^2 + 0^2) = X.

Nur in der digitalen Welt kenne ich den Weg den du beschreiten willst, 
da man so, wenn man annährnd Freqeunzstabil ist, ohne Regelschleifen, 
PLLs usw. auskommt.

Wobei das auch analog geht. Dazu gibt es 
Radizierer/Logarithmierer/Expotenzierer Schaltungen. Man arbeitet dann 
mit Logarithmusfunktionen. Problem dabei ist der hohe Dynamikumfang der 
nötig wird.

Alternativ wird oft auch R = Abs(X) + Abs(Y) benutzt.

Gruß Hagen

von Karl Moik (Gast)


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Die Methode von Hagen Re scheint sehr gut zu sein.
Wenn du das nicht so machen willst geht es auch analog.
Benutze jeweils einen Multiplizierer AD633 um X und Y zu quadrieren.
Ein weiterer AD633 kann am Ausgang dann wieder die Wurzel ziehen.

Ich denke, das kann man so verstehen, oder sollte ich ein 
Blockschaltbild zeichnen?

von Hagen R. (hagen)


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Ja, aber mit der Quadrierung benötigst du Bauteile mit einem enormen 
Dynamikbereich. Es ist besser die Quadierung/Wurzel über den Logarithmus 
zu berechnen. In den Zwischenergebnissen muß der Dynamikumfang 
quadratisch größer sein als das was man am Ende eigentlich haben möchte. 
Mit Logarithmusfunktionen entsteht dieses Problem nicht.

Bsp: am Eingang 10Vpp Signal -> ^2 = 100Vpp. Dh. nach der Quadrierung 
entsteht ein 100Vpp Signal. Am Ende nach der Potenzierung folgt die 
Radizierung und es ergibt sich wieder 10Vpp. Das Problem ist also der 
Dynamikumfang von 100Vpp den wir benötigten um ein 10Vpp zu verarbeiten. 
Deshalb logarithmisiert man die 10Vpp, rechnet dann mit diesen Signalen 
weiter und am Ende rechnet man das wieder zurück. Im gesammten Pfad 
benötigen wir 10Vpp Dynamikbereich.

Gruß Hagen

von Sven (Gast)


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Aber einen temperaturstabilen, langszeitstabilen Logarithmierer bauen, 
da würd ich dann doch lieber die Variante mit Phasenlage auf 0 regeln 
wählen... Dafür gibt es dann einfache Synchrongleichrichter.

von Hannes (Gast)


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Danke euch.
Ich werde mir mal besonders die Antwort von Hagen Re anschauen und mich 
in Richtung Phasenabgleich schlau machen.

von Elena (Gast)


Angehängte Dateien:

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Was du brauchst, nennt sich "vector sum". Analog am einfachsten wohl mit 
zwei AD637 (siehe Anhang).

Wenn du aber auch an der Phase interessiert bist, dann würde ich das 
Ganze mit einem Mikrocontroller machen.

von Hagen R. (hagen)


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Sven schrieb:
> Aber einen temperaturstabilen, langszeitstabilen Logarithmierer bauen,
> da würd ich dann doch lieber die Variante mit Phasenlage auf 0 regeln
> wählen... Dafür gibt es dann einfache Synchrongleichrichter.

dem kann ich nur zustimmen und das wird auch der Grund sein warum im 
Analogbereich die vielen anderen Entwickler dies ebenso für sich 
entschieden haben.

Andererseits besteht die Temperaturkompensation bei Sqrt(x^2 + y^2) wenn 
man Logarithmierer benutzt darin die Schaltungsbestandteile zueinander 
gleich temperaturabhängig zu machen. Die Temperaturkompensation kann 
also so gemacht werden das der Temperatureinfluß der gesamten log. 
Schaltungselemente sich theoretisch zu Null ergibt. Das Umrechnen in den 
Logarithums und wieder zurück kompensiert sich gegenseitig.

Es verbliebe nur noch die Temparaturabhängigkeit die man auch so hätte 
bei anderen analogen Schaltungskonzpten.

Gruß Hagen

von Wolfgang Horn (Gast)


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Hannes schrieb:
> wie kann ich diese Berechnung
> möglichst billig in analoger Hardware aufbauen?

Hi, Hannes,

möglichst billig?
Eine simple Schaltung ist das sogenannte N-Pfad-Filter.

Beim Lock In-Verstärker hast Du sowieso eine Referenzfrequenz. Hier 
brauchen wir die Vierfache.

Nimm einen MC4052 - oder wie immer der heißt, der zweimal 1 auf vier 
verteilt.

Die vierfache Referenzfrequenz wird von einem 2-Bit-Zähler gezählt. 
Dessen Ausgänge an die Steuereingänge beide Multiplexer.

Auch die 4 Multiplexpunkte des Eingangsverteilers werden mit den 4 
Punkten des Ausgangsmultiplexers verbunden.

Nun stehen Möglichkeiten offen:
1. Komplexer Tiefpass. Schalte vor den Eingang des Eingangsmultiplexers 
einen Widerstand.
2. Komplexer Integrator - verwende Eingang und Ausgang als 
Gegenkopplungspfad eines Integrators.

Bei irgendeiner Taktfrequenz ist das Gebilde schneller als ein 
Mikrocontroller - aber wieviel Aufwand muss man treiben gegen die 
Störungen durch Kopplungen?

Ciao
Wolfgang Horn

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Hm. Wenn ich das nicht komplett falsch verstehe, hast du gerade den 
gerade sehr in Mode kommenden Taylor-Mixer/Sampler beschrieben. 
Offensichtlich aus vorsintflutlicher Quelle. Das Ding wurde durch Taylor 
in USA patentiert.

Das gibt ja ganz neuen Diskussionsstoff!!!

von Hagen R. (hagen)


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Nöö, er hat zwei synchrone Gleichrichter beschrieben, 2x2 analoge 
Schalter ergibt = 4 Abtastzeitpunkte mit 4 facher Frequenz zur gesuchten 
Frequenz. Im Idealfall ersetzt man nun die 4 Schalter durch 2 analoge 
Multiplizierer und füttert diese mit dem 0 Grad und 90 Grad 
phasenversetztem Sinus. Statt mit Sinus zu arbeiten kannst du mit einem 
Rechtecksignal arbeiten und somit die analogen Multiplizierer durch 2 
analoge Umschalter oder 4 analoge Schalter ersetzen. Mit entsprechndem 
Antialiasfi9lter vor dem Sampling ist das gleichwertig zur rein analogen 
Sinus-Multiplikations-Methode.

Die vorher beschriebene Methode hat aber ihre Nachteile, die 
Abtastzeitpunkte sind zwar korrekt bei 0,90,180,270 Grad aber die 
Abtastdauer ist um 1/2 verkürzt da immer nur ein 90 Grad statt einem 180 
Grad Segement geschaltet wird.

Wir möchten: bei 0 und 180 Grad für den X Kanal schalten und bei 90 und 
270 Grad für den Inphase Kanal schalten.

Ergo wäre es so besser: 2 facher Takt, einmal invertiert einmal nicht 
invertiert, landen in einem 2 zu 1 Teiler = FlipFlop und erzeugen zwei 
Takte mit der Frequenz zur gesuchten die 90 Grad zueinander 
phasenversetzt sind. Durch den höheren Referenztakt der oft auch mit 
weit höheren Faktor arbeitet kannst du den PLL Regelkreislauf zum 
Nachführen der Phase und Frequenz des Referenztaktes wesentlich 
verbesseren, da nun der PLL Regelkreis schneller oder eben feiner 
aufgelösst arbeiten kann (andere Zeitkonstanten der Filter sind 
möglich).

Du kannst das ding: Lockin, synchron, rectifier, synchronen 
Gleichrichter und sonst wie bezeichnen, sogar Fouriertransformation oder 
Goertzel oder Korrelation wäre möglich es ist immer das selbe Prinzip 
dahinter. Multipliziere das Eingangssignal mit einem Referenzsignal der 
gesuchten Frequenz und integriere dessen Ergebnis. Während die 
Fouriertrafsformation das für einen ganzen Frequenzbereich tut, also für 
viele Frequenzen in paralell, wird zb. beim Goertzelalgortihmus quasi 
nur ein Frequenzslot der DFT berechnet. Auch dort wird math. ein 
Referenzsignal erzeugt, multipliziert mit dem Eingangssignal und 
anschlieschend integriert oder teifpassgefiltert.

Du solltest also auch mal den Goertzel Algo. anschauen da dieser bei 
wenigen gesuchten Frequenzen effizienter ist als eine 
Fouriertransformation.


Gruß Hagen

von Elena (Gast)


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>Du kannst das ding: Lockin, synchron, rectifier, synchronen
>Gleichrichter und sonst wie bezeichnen, sogar Fouriertransformation oder
>Goertzel oder Korrelation wäre möglich es ist immer das selbe Prinzip
>dahinter.

Ja und packe noch Jesus mit dazu und du hast die Weltformel...

Jungs, warum immer so kompliziert??

>Multipliziere das Eingangssignal mit einem Referenzsignal der
>gesuchten Frequenz und integriere dessen Ergebnis.

Wieder zu kompliziert. Multipliziere das Eingangssignal mit einem 
Referenzsignal der gesuchten Frequenz und überlege dir, welche Terme 
nach einer Tiefpaßfilterung verschwinden. Ganz einfach! Dazu brauchst du 
keine Fourier-Transformation und keinen Goertzel Algorithmus, höchstens 
eine gute Formelsammlung, die dir zeigt, was herauskommt, wenn man 
Sinuse miteinander multipliziert.

>Du solltest also auch mal den Goertzel Algo. anschauen da dieser bei
>wenigen gesuchten Frequenzen effizienter ist als eine
>Fouriertransformation.

Hannes schreibt ja gerade, daß er es analog machen will. Warum 
empfiehlst du ihm dann den Goertzel Algorithmus??

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Hagen hat sich zwar sehr viel Mühe mit seiner Beschreibung gemacht, 
allerdings denke ich viel mehr grafisch. Da gibts wohl fundamentale 
Denkunterschiede!
Daher kann ich ihm kaum folgen.

Ich stelle mir das als Vierfach-Demultiplexer, Tiefpaßfilter in jedem 
der vier Kanäle, dann einen Vierfach-Multiplexer zurück zu einem 
Ausgangssignal gehend, vor.

Die zwei Bits der Multiplexer steuert man sinnvollerweise per 
Johnson-Zähler an, damit es keine Spikes gibt.

Die zweimal Multiplexer kann man nun auch mit unterschiedlichen 
Rotationsfrequenzen füttern...

Vor Jahren sah ich sowas schonmal irgendwo.


Hagen hat schon mit seinem Zusammenfassungsgedanken Recht. Hat man erst 
einmal Gemeinsamkeiten der Funktionen geistig verarbeitet, dann 
entstehen Synergien und damit Vereinfachungen. Leider ist es dann 
individuell sehr unterschiedlich, inwieweit man durch die notwendige 
Abstraktion zur 'Weltformel' fortscheiten kann.

von Elena (Gast)


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>Hagen hat schon mit seinem Zusammenfassungsgedanken Recht.

Ja, natürlich gibt es da gewisse Zusammenhänge. Ich will den Hagen ja 
garnicht beleidigen. Ich versuche mir nur gerade den armen Hannes 
vorzustellen, der jetzt schon überfordert sein dürfte und sich gerade 
überlegt, wo er wohl den Strick festmacht. Jetzt braucht er etwas 
Handfestes und nicht eine Einführung in den Görtzel Algorithmus. Ich 
denke der Tipp mit den zwei AD637 ist genau das Richtige für ihn. 
Vielleicht kommt er ja nochmal zurück...

Ich stand auch schon mal vor der Entscheidung, den Lock-in mit einem 
Mikrocontroller nachzubilden. Aber mit einer guten Analogschaltung ist 
die Störsignalunterdrückung unschlagbar besser. Nach dem Post-Filter 
einen Mikrocontroller zu haben, ist ok, aber den Lock-in softwaremäßig 
nachzubilden, wäre nicht vorteilhaft.

von Wolfgang Horn (Gast)


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Abdul K. schrieb:
> hast du gerade den
> gerade sehr in Mode kommenden Taylor-Mixer/Sampler beschrieben.

Mag sein,

wiord alter Wein in neuen Schläuchen verkauft, dann halt auch mit neuen 
Namen...

Ich habe einen Teil einer selbstgebaute Schaltung beschrieben, ein 
DCF77-disziplinierter Quarzoszillator.
Nach dem Teil hatte ich dann wieder einen Bandpass und danach einen 
schönen Sinus mit klarer Phasenlage. Ich wollte halt erst mitteln und 
erst mit dem gemittelten Signal regeln.

Die Anregung stammte vom Doppler-Peiler NP41 von R&S aus den 70ern und 
später PA055, Patent Dr. Höhring. Die Doppler-Peiler hatten und haben 
eine herausragende Empfindlichkeit.

Ich habe mal grad gegoogelt und staune über Patentanmeldungen für 
N-Pfad-Filter in Mikrowllen-ICs.

Ciao
Wolfgang Horn

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Man kann auch µC tunen: Z.B. durch proggen in Assembler, sodaß alles 
zeitgenau ist. Dann noch den Oszillator des µC per Injection Locking ans 
Analogsignal, damit dieser nicht mehr zeitquantisiert limitiert ist.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Wolfgang Horn schrieb:
> Abdul K. schrieb:
>> hast du gerade den
>> gerade sehr in Mode kommenden Taylor-Mixer/Sampler beschrieben.
>
> Mag sein,
>
> wiord alter Wein in neuen Schläuchen verkauft, dann halt auch mit neuen
> Namen...

Vielleicht gibt es einen Unterschied. Möglicherweise allein durch die 
Betrachtungsweise.


>
> Ich habe einen Teil einer selbstgebaute Schaltung beschrieben, ein
> DCF77-disziplinierter Quarzoszillator.
> Nach dem Teil hatte ich dann wieder einen Bandpass und danach einen
> schönen Sinus mit klarer Phasenlage. Ich wollte halt erst mitteln und
> erst mit dem gemittelten Signal regeln.

Die Schaltung würde ich gerne sehen.


>
> Die Anregung stammte vom Doppler-Peiler NP41 von R&S aus den 70ern und
> später PA055, Patent Dr. Höhring. Die Doppler-Peiler hatten und haben
> eine herausragende Empfindlichkeit.
>
> Ich habe mal grad gegoogelt und staune über Patentanmeldungen für
> N-Pfad-Filter in Mikrowllen-ICs.
>

Tja.

von Maddin (Gast)


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Ich habe für meine BA-Thesis einen einfachen Dual-LockIn realisiert. Die 
Bildung des Betrages lässt sich unterschiedlich realisieren.

Die einfachste! und billigste Möglichkeit ist die, einen einfachen µC zu 
verwenden. Dieser benötigt lediglich 2AD-Eingänge. Haben selbst die 
kleinsten Derivate. Was die Abtastung angeht musst du überlegen was du 
messen willst:

Lediglich Referenz-Komponenten: Auf Grund des Tiefpasses kannst du dann 
sehr langssam abtasten. Siehe Grenzfrequenz Tiefpass

Modulierte Komponenten auf der Referenzfrequenz: 
Bandbreite/Mittenfrequenz des Bandpasses bestimmt Abtastfrequenz.

Soll der Betrag analog / digital ausgegeben werden? Hier können sich die 
Anforderungen an den µC ändern. Ich habs per PWM gemacht. Das kann auch 
so gut wie jeder µC.

Die Lösung mit dem µC war das unproblematischte an der ganzen Arbeit. 
Hat von Beginn an funktioniert... ganz abgesehen von der analogen 
Vorverstärker- und Filtertechnik ;)

Hier zu AD633 oder gar AD673 zu raten halte ich etwas übertrieben. Vom 
AD633 brauch er min 3. Pro Stück ca 6€. Schließlich bezahlt man an dem 
Ding auch die Bandbreite. Vom Platzbedarf ganz zu schweigen.
Beim AD673 bin ich fast aus den Latschen gekippt. Ich weiß nich aus 
welchen geheimen Lägern ihr das Ding zu angemessenem Preis beziehen 
wollt.

von Wolfgang H. (Firma: AknF) (wolfgang_horn)


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Hi, Abdul,

>> Ich habe einen Teil einer selbstgebaute Schaltung beschrieben, ein
>> DCF77-disziplinierter Quarzoszillator.
>> Nach dem Teil hatte ich dann wieder einen Bandpass und danach einen
>> schönen Sinus mit klarer Phasenlage. Ich wollte halt erst mitteln und
>> erst mit dem gemittelten Signal regeln.
>
> Die Schaltung würde ich gerne sehen.

Deine Antwort ist mir damals entgangen. Aber hier ist meine in Worten:
1. Benutzt habe ich einen 8fach-Multiplexer MC4051.
2. Eine niederfrequente ZF von 2,5 kHz habe ich über einen gemeinsamen 
Vorwiderstand in den gemeinsamen Anschluss eingespeist, der könnte "X" 
geheißen haben. An diesem Punkt habe ich auch das Ausgangssignal 
entnommen.
3. Der Multiplexer verteilte auf acht Ausgänge X0, X1 ... X7, an denen 
ich acht Speicherkondensatoren der etwa selben Größe angeschlossen 
hatte.
4. Der Takt tastete alle acht Stellungen des Multiplexers einmal pro 
Periode des ZF-Signals der Reiche nach durch.

Zur Überwachung habe ich die Spannungen an zwei der acht Kondensatoren 
mit FET-OpAmps abgenomen, da hatte ich also Real- und Imaginäranteil des 
Eingangssignals.

Der Widerstand an X war hoch, auch die Kapazität aller 
Speicherkondensator.

Das Ding funktionierte auf Anhieb, Optimierung war nicht notwendig.
Die Unterschiede in den Kapazitäten der Speicherkondensatoren bringen 
eine Asymmetrie in das Ausgangssignal, wenn die Abtastperiode von de 
ZF-Periode abweicht.
2. Die HC-CMOS gab es damals noch nicht, der Bahnwiderstand des 
Multiplexers hätte ein Problem werden können, aber es ging auch so.

Zur Empfängerschaltung: Ich hatte die 77,5 kHz mit 80 kHz auf 2,5 kHz 
heruntergemischt und dort gefiltert. Die Zeitkonstante ergab sich aus 10 
kOhm an X und 8mal 10nF.
Alle Takte stammten von demselben nachgestimmten 10MHz-Quarzoszillator.
Als kapazitive Antenne reichte ein zeigerfingerlanger Draht.

Übrigens, kennst Du das betagte Vektorvoltmeter ZPV von R&S? Dessen 
entscheidendes ZF-Filter war ebenfalls ein sogenanntes N-Pfad-Filter.

Ach, ja: Ein Vorteil des N-Pfad-Filters mit Multiplexer ist die 
Keichtigkeit, mit der mit einem Poti an der Einspeisung die Bandbreite 
verändert werden kann.

Ciao
Wolfgang Horn

: Bearbeitet durch User
von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Vielen Dank für deine ausführliche Beschreibung. Es macht auch nichts 
wenn du später schreibst, dafür gibts ja die automatisierte 
Benachrichtigung. (Obwohl, man hat manchmal Angst die interessanten 
Beteiligten versterben ganz still und schwub hört man nichts mehr von 
ihnen bzw. deren Homepage geht auch ins Nirvana. Das ist ein zunehmendes 
und ernstzunehmendes Problem. Ich hoffe ich ärgere dich damit nicht. Bin 
halt für klare Worte)

Dann hat das Filterding also sogar einen Namen. Wir hatten mal einen 
Thread hierzu. Kannst dir ja mal anschauen:

Vielfache Verwendung fand ich allerdings nicht. Hatte einige Zeit 
gegoogelt.
Deine komkrete Anwendung werde ich mir mal nächtens durch den Kopf gehen 
lassen. Bestimmt kommt da ein LTspice-File raus.

Wie weit weg wohnst du denn mit deinem Empfänger von DCF77-Sender 
entfernt? Diese wichtige Angabe zur Feldstärke fehlt ja meistens bei den 
Schaltungsbeschreibungen und macht sie damit mehr oder weniger sinnleer. 
Also z.B. keine automatische Amplitudenregelung.
Wobei ein Normalfrequenzempfänger natürlich keine Amplitude auswerten 
muß, solange alles im konkreten linaren Bereich bleibt.

ciao - Abdul kurz vorm Wasserfall

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Beitrag "Wie funktioniert dieses Filter?"

Da hatte Yalu mal wieder voll zugeschlagen.

von Wolfgang H. (Firma: AknF) (wolfgang_horn)


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Hi, Abdul,

> Dann hat das Filterding also sogar einen Namen. Wir hatten mal einen
> Thread hierzu.
Ja.

> Vielfache Verwendung fand ich allerdings nicht.

Diese Abwendungen sind mir bekannt:
a) Die Dopplerpeiler von R&S, bis der massive Einsatz DSP und FFT 
mittels FPGA das "korrelative Interferometer" ermöglichte.
Die Dopplerpeiler mischen das Signal einer stationären Referenzantenne 
mit dem Signal der quasi umlaufenden Peilantenne. Bei der 
Differenzbildung wurden die identischen Modulationsnteile auf die 
Umlauffrequenz (so um die 170 Hz) gefaltet. Beispielsweise wurde die 
Bandbreite des Sprachbandes auf ein paar Herz gefaltet, das ergab eine 
phantastische Empfindlichkeit. Das benötigt aber  zwei Empfangszweige.
Das n-Pfsd-Filter hatte mindestens einen Speicherkondensator pro 
Peilantenne, so um die 30 Speicherkondensatoren.

b) ZPV, ein Vektorvoltmeter bis über 1 GHZ hinaus bei trotdem sehr 
schmaler Bandbreite des ausgewerteten Signals. Wenn ich das ZPV richtig 
verstanden habe, dann war das auch ein Homodyn-Empfänger. Da wurde die 
Präzision bei der Messung noch analog gemacht.

Wollte ich den Dopplerpeiler das nachbauen, würde ich an Stelle eines 
n-Pfad-Filters eine Bucket Brigade Delayline verwenden, die etwa 
dasselbe macht wie ein n-Pfad-Filter, wenn sie das Mischprodukt um eine 
volle Umlaufperiode verzögert. Statt der BBD könnte auch ein ARM die 
komplexe ZF verzögern.

Meine Absicht an DCF77 war der Empfang der Normalfrequenz mit einer 
schmaleren Bandbreite, als mit einem Quarzfilter erreichbar wäre.
Das n-Pfad-Filter hat den großartigen Vorteil der Abstimmbarkeit.

Du hast nach dem Ort der Antenne gefragt: München, 3. Etage, Basteltisch 
am Fenster.
Zum Vergleich hatte ich damsls einen Pegelmeßempfänger von Siemens mit 
Röhren, der hohohmige Tastkopf mit einem kleinen Draht in der Klemme 
brachte DCF77 klar und deutlich.
Zu Deiner Frage nach AGC: Ja, mit FET in der Vorstufe.


Du fragtest nach weiteren Anwendungen. Auf Anhieb fällt mir ein:

1. Ultraschall-SONAR höher Empfindlichkeit mit BBD zur Mittelung des 
Echos aus mehreren Impulsen.

2. Lock-In-Verstärker mit sehr hoher Empfindlichkeit durch Mittelung.

3. Empfindlicher und billiger Längstwellenempfänger mit geringer 
Leistungsaufnahme.

4. Ultraschall-Ortungsempfänger für mobile Roboter. Ich denke da an die 
Baken, die sowohl Infrarot-Impulse abstrahlen, als auch 
Ultraschallimpule. Die Mischung beider Signale ermöglich höhere 
Empfindlichkeiten, als wenn zwei Komparatoren die Signale einzeln 
detektiere.


> ... und macht sie damit mehr oder weniger sinnleer.
Ja. Zum Eichen meiner Quarzoszillatoren war es gut funktioniert, hätte 
ich es präziser gewollt, wäre ich in die Firma gegangen.

Ciao
Wolfgang Horn

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Interessant. Dann bist du von der Entfernung doch schon ordentlich aus 
dem Nahbereich wo DCF77 "immer geht" raus.
Also vor dem N-Way Filter hattest du nur die FET-Vorstufe? Was passiert 
denn, wenn man das Poti immer hochohmiger dreht. Das verringert ja die 
Bandbreite beliebig. Irgendwann muß Schluß sein. Vermutlich wenn die 
Charge Injection der Analogschalter überbordet im Verhältnis zum 
Eingangssignal.
Ich kann im Moment nicht recht glauben, daß man damit teure Quarzfilter 
einfach überflüssig machen kann. Hoffentlich liest das Ralph Berres 
nicht :-)

von Wolfgang H. (Firma: AknF) (wolfgang_horn)


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Hi, Abdul,

> Also vor dem N-Way Filter hattest du nur die FET-Vorstufe?
Erstens die, und, jetzt ist mir eingefallen, dahinter ein Bandfilter aus 
zwei OpAmps mit LC-Filtern auf etwa Resonanz auf 77,5 kHz, gegeneinander 
verstimmt für einen flachen Amplitudengang bei 77,5kHz.
Sowie cin CA3080 für AGC und Mischung mit 80kHz, ergab 2,5 kHz ZF erst 
dann das n-Pf-Filter.
Die  Spannungen an den zwei Speicherkondensatoren für Real- und 
Imaginrteil habe ich dann ausgewertet.
Ausgewertet mit einer Drehrichtungserkennung zur Regelung des 
Mutterosziallators von 10MHz.
Die Lösung funktionierte, in einem Neubau aber würde ich Real-und 
Imaginärteil mit einem A/D-Wandler digitalisieren und die Auswertung 
drstisch beschleunigen.
Denn zum Einschwingen des gezogenen Quarzes hat es eine Nacht gebraucht.

> Was passiert denn, wenn man das Poti immer hochohmiger dreht.
Genau:
1. Die Bandbreite nimmt ab. Das Signal wird phasenrichtig über immer 
mehr Perioden gemittelt.
2. Die Verstärkung nimmt nicht ab, da die Zunahme des Widerstands zwar 
dämpft, aber die Erhöhung des Q des n-Pfad-Filters erhöht sie wieder. 
Der Einfluss der Fehler in der Schaltung wird auch erhöht.
3. Die Modulation führt zu einer AM/PM-Wandlung. Die Phasenschwankungen 
sind schlecht zum Nachziehen eines Quarzoszillators.


> Das verringert ja die Bandbreite beliebig. Irgendwann muß Schluß sein.
Richtig. Ich habe nur soweit probiert, wie die Modulation noch erkennbar 
war.
Es reizt mich schon der Bau einer DCF-Uhr, die auch im Pazifik noch 
funktioniert, weil sie a) sehr schmalbandig ist und b) mit Hilfe der 
Abstimmng sucht.


> Charge Injection der Analogschalter überbordet im Verhältnis zum
> Eingangssignal.
Ja. Ferner: Die Toleranzen der Speicherkondensatoren sowie der 
Bahnwiderstände im Multiplexer. Damals war das noch das einfche CMOS.

> Ich kann im Moment nicht recht glauben, daß man damit teure Quarzfilter
> einfach überflüssig machen kann.
Für einige Anwendungen wird schon gehen.
Ich denke dabei weniger an eine DCF-Uhr als an Anwendungen mit gepulstem 
Infrarot wie Lichtschranken oder zur Navigation eines kleinen Roboters, 
wo es auf die geringe Baugröße und den geringen Leistungsverbrauch des 
Filters ankommmt.

> Hoffentlich liest das Ralph Berres nicht :-)
Ach was, wenn er auch ein paar Ideen dazu hat?

Ich lese beispielsweise von n-Pfad-Filtern weit oberhalb von UHF.

Ciao
Wolfgang Horn

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Ja, da lese ich auch schon Stunden...

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