Hallo zusammen, ich habe eine Frage zum Integrier. Mit der Schaltung im Anhang möchte ich die Durchscnittsspannung eines Signals über einen bestimmten Zeitraum "berechnen". Das Signal hat jedoch Pausen, der Integrierer soll aber das zuvor errechnte Signal für diese Pause halten, also nicht abfallen. Meine Frage ist tut er das in der Schaltung. Wenn ja, dann kann sich meines Erachtens nach der Kondensator nur entladen, wenn eine umgekehrte Spannung vorliegt. Wenn ich jetzt also von meinem nächsten Signalintervall nach der Pause also einen wahrheitsgetreuen Durchschnittswert haben möchte, muss ich den Kondensator zuvor entladen, zum Beispiel durch kurzschließen. Muss das so gelöst werden, oder gibt es einen Weg bei dem man das integrierte Signal über Signalpausen aufrechterhalten kann und dann fließende Durchschnittswerte erreichen kann. Hoffe man versteht was ich meine :D
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Ein Kondensator hat Leckströme. OPs haben ebenso Eingansgströme, die Platine hat keinen unendlichen Widerstand. Alles in allem führt das dazu daß dein Integrator immer Fehler aufintegriert. Welche das genau sind und wie stark hängt von vielen Faktoren ab wie Temperatur, Luftfeuchte, Bauteilalterung, ... Analoge Integratoren sind aus dem Grund nur für kurze Zeiten sinnvoll. Meine Meinung: Digitalisiere dein Signal und mache das Integrieren in Software. Nicht umsonst ist in deinem PC kein Analogrechner drin.
Nachtrag: Die Schaltung ist eine reine Prinzipschaltung. Wo ist da die Möglichkeit einen Anfangswert (und wenn er nur 0 ist) einzustellen. Wo die Möglichkeit die Integration zu starten oder zu stoppen. So wird das eh nicht funktionieren. Tipp: Schaltpläne zeichnet man meist von links nach rechts und von oben nach unten.
Vielleicht sollte ich erwähnen, das hier das VGA Videosignal zum Beispiel Farbe rot integriert werden soll. Die Zeitkonstante würde über das RC-Glied beim obersten OP eingestellt werden. Die Sache ist nur, dass ich nur einen Teil des Signals eines Frames integrieren möchte, danach unterbreche ich die Integration indem ich das Signal kappe. Das bis dahin integrierte Signal sollte aber bis zum Schluss des Frames gehalten werden. Da interessiert mich ob er das in dieser Schaltung tun würde. Mal von Leckströmen abgesehen, da sich das ganze in Millisekunden bewegt.
Mal abgesehen von allen anderen Fragen, die dieses Vorhaben betreffen: Eine solche Integriererschaltung hält ihren Zustand normalerweise problemlos einige Zeit. Ich würde annehmen, dass ein oder mehrere Sekunden kein Problem sein sollten, Millisekunden erst recht nicht. Natürlich hängt alles von den Randbedingungen ab, unter anderem auch von der Dimenstionierung von R und C!
resistor schrieb: > ... danach unterbreche ich die Integration indem ich das > Signal kappe. Was genau heißt denn das? Wie 'kappst' Du Dein Signal? Allgemein von Nichtelektrotechnikern zu hörende Äußerungen wie 'die Schaltung macht das und das, wenn am Eingang die und die Spannung anliegt. Was mach sie, wenn 'keine Spannung' anliegt? Problem dabei: keine Spannung gibt's nicht! Daher interessiert mich, wie Du das meinst, mit dem 'Kappen'.
Bei VGA Signalen reden wir vom Megahertzbereich. Da braucht man zum einen schon recht breitbandige OPs, zum anderen kann man da nicht mehr so einfach davon ausgehen, daß die Eingange des OPs einen (komplexen) Eingangswiderstand von mehreren hundert Megaohm haben. Vieleicht sollte der TO mal näher erklären was das eigentliche Problem ist.
Mit "Kappen" meine ich, dass ich die Verbindung trenne, demnach müssten ja jetzt 0V anliegen. Wenn die Schaltung das integrierte Signal hält bis zum Ende des Frames dann müsste man doch einen Schalter oder Transistor parallel zum Kondensator schalten und diesen vor dem nächsten Frame kurzschließen, um ihn somit wieder auf Null zu setzten. Sehe ich das richtig? @ Udo Schmitt was ist mit komplexer Eingangswiderstand gemeint?
resistor schrieb: > was ist mit komplexer Eingangswiderstand gemeint? Kapazitäten sind für Wechselspannung auch nur Widerstände.
resistor schrieb: > Vielleicht sollte ich erwähnen, das hier das VGA Videosignal zum > Beispiel Farbe rot integriert werden soll. Ich würde hier eine transistorisierte Version vorziehen. Z. B. eine (präzise) spannungsgesteurte Stromquelle, die einen Kondensator lädt. Der Aufwand hängt wohl davon ab, wie präzise es sein soll. Gruß
Die Durchschnittsfarbe des Bildbereiches von 77 Zeilen soll als Signal für RGB LEDs genutzt werden, zur Umgebungsbeleuchtung um einen Monitor herum. Abweichungen sind da nicht so schlimm. Was ich aber nicht verstehe ist warum der Eingangswiderstand des OPs sehr hoch sein muss.
Such mal nach ambilight hier im Forum Erster Treffer bei mir: http://www.mikrocontroller.net/articles/Ambilight_in_Hardware
resistor schrieb: > Was ich aber nicht verstehe ist warum der Eingangswiderstand des OPs > sehr hoch sein muss. Weil die Funktionsweise eines OP-Integrierers von einem möglichst idealen OP ausgeht, was eben auch einen sehr hohen Eingangswiderstand bedeutet. resistor schrieb: > Mit "Kappen" meine ich, dass ich die Verbindung trenne, demnach müssten > ja jetzt 0V anliegen. Einfach gar nichts an etwas anschließen heißt eben gerade nicht grundsätzlich automatisch 0V. Aber hier bei einem OP-Integrierer würde bei offenem Eingang schon passieren, was Du erhoffst: Nämlich keine Änderung des Ausgangssignals.
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Wenn ich in dem Schaltplan im Anhang jetzt R1=R4, da keine Verstärkung gewollt, setzte und einen OP der für sehr hohe Frequenzen geigent ist verwende, würde das Vorhaben dann funktionieren?
resistor schrieb: > Wenn ich in dem Schaltplan im Anhang jetzt R1=R4, da keine > Verstärkung > gewollt, setzte und einen OP der für sehr hohe Frequenzen geigent ist > verwende, würde das Vorhaben dann funktionieren? Was soll R1 an dieser Stelle? Jetzt ist das kein Integrierer mehr!
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http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0412061.htm Steht da so, deshalb hatte ich es übernommen. Welchen OP müsste man hier nehmen, wenn meine Pixelfrequenz 65Mhz bträgt. Bzw. spielt das überhaupt eine Rolle, was für ein Signal liegt eigentlich am invertierenden Eingang des OPs jetzt an. Vom Videosignal schwankt die Spannung ja zwischen 0 und 0,7 V. aber am Ausgang sollte ja beim Integrierer eine konstante, bzw. linear steigende/fallende Spannung rauskommen. Spielt hierbei die Bandbreite eines Ops eine Rolle?
Ein weiterer notwendiger Begriff in diesem Zusammenhang ist sample-and-hold. In den Zeiten ohne Signal kann durch CMOS-Schalter oder dergleichen der Integrierer angehalten werden. Dann geschieht die Mittelwertbildung nur in den "aktiven" Zeiten, in den nicht aktiven Zeiten kann durch den hochohmigen CMOS-Schalter eine sehr große Konstanz der Spannung am Kondensator erreicht werden. Bei Video-Signal genügt da wahrscheinlich ein CMOS-Schalter mit nachfolgendem Speicherkondensator.
resistor schrieb: > was für ein Signal liegt > eigentlich am invertierenden Eingang des OPs jetzt an. 0V
Die idealste Lösung die ich Suche ist, dass der Integrierer in den Pausen angehalten wird aber danach gleitend weiter den Durchschnitt bildet, also nicht entladen werden muss. Bisher sehe ich da keine Möglichkeit da der Kondensator ja gesättigt ist nach einer weile, oder besser gesagt wenn über die definierte Zeit t durchgehend die definierte maximale Spannung U anliegt. Wenn man sich das am Graphen vorstellen würde dann würde die Zeitspanne über der integriert wird mit der Zeit nach rechts laufen. Kennt da jemand eine Lösung?
Im ersten Schaltbild in reihe zu C1 einen CMOS-FET als Schalter einfügen. Wenn der offen ist, behält ein guter C1 von 0,1µF seinen Spannungswert über viele Stunden auf 1% genau. Nach dem Wieder-öffnen des FET macht der Integrierer an dem vom C1 gespeicherten Wert weiter. Also: leitender FET: Arbeit als Integrierer. Sperrender FET : Anhalten mit dem gerade erreichten Mittelwert. Wieder einschalten des FET: weitermachen mit dem gerade gepeichert gewesenen Wert. So etwas wäre doch ideal per Schaltungssimulation untersuchbar.
Also wird der Integrierer nicht gesättigt. Sprich wenn über der festgelegten Zeitkonstante die maximale Spannung konstant anliegt und danach nur die Hälfte der Spannung über die festgelegte Zeit, wird er mir den korrekten Durchschnitt von 3/4 U max. rausgeben? Dachte wenn einmal die maximale Eingangsspannung am Ausgang erreicht ist, ist Schluss dann müsste der kondensator erst entladen werden. Aber falsch gedacht. Meinst Du mit Schaltungssimulation am Pc mit einem Programm oder nachbauen und untersuchen?
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So bin jetzt ein wenig weitergekommen auch mit dem Simulieren am PC. Hab im Anhang zwei Fotos einmal ohne reset und einmal mit. Das Eingangssignal hier GRÜN stellt die Bildinformation für den Ausschnitt an. Die Pausen sind der Rest des Bildes der nicht interessiert. Kurz vor jedem neuen Bild wird resettet, damit ich am Ende jedes Bildausschnittes den richtigen Durchschnittswert erhalte. Andrenfalls würde die Spannung ins unermessliche steigen mit jedem neuen Bild weiter steigen und nicht den Mittelwert darstellen. Jetzt würde ich idealerweise diese kleinen Unterbrechungen die durch das Resetten im Ausgangssignal BLAU verursacht werden iwie glätten. Habe es mit einem parallelen Kondensator am Ausgang versucht aber iwie bringt das nichts oder ich mache was falsch. Kennt jemand eine Lösung? Danke für die Hilfe bisher!
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