Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Sinus erzeugen per PWM - maximale Abtastrate


von Ali K. (teddy50)


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Hi,

Ich weiß, es gibt sehr viele Themen diesbezüglich.
Aber eine Sache geht mir nicht in den Kopf rein.
Und zwar, wenn ich eine PWM mit einer Frequenz von 500kHz habe, darf 
dann die Abtastrate, mit der die Dutycycle des PWMs geändert wird, 
größer sein als die PWM Frequenz!?

Angenommen, ich will ein Sinus erzeugen mit einer Frequenz von 10kHz und 
habe 1000 Stützstellen, dann muss ich ja mit 10MHz die Dutycycle 
verändern.
Das geht doch gar nicht!?

von Michael B. (laberkopp)


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Ali K. schrieb:
> ich will ein Sinus erzeugen mit einer Frequenz von 10kHz und habe 1000
> Stützstellen, dann muss ich ja mit 10MHz die Dutycycle verändern.

Nein du müsstest entweder direkt ein Analogsignal per DAC mit 10Msps 
erzeugen, oder eine PWM erzeugen, die nach einem Filter innerhalb von 
100ns auf den neuen zur PWM passenden Analogwert eingeschwungen ist.

Also ziemlich unerreichbarer Blödsinn, hier 1000 Stützstellen zu 
fordern. Nach Nyquist reichen 2, aber reale Filter wollen eher 20, und 
der PWM Filter muss nur Frequenzen unter 10kHz gut durchlassen und die 
PWM Frequenz gut unterdrücken, auch da reicht dann das 20-fache sicher 
aus.

Den erlaubten Fehler, die Restwelligkeit im Sinus bzw. den Klirrfaktor 
muss man definieren, denn 0 wird er nie.

von Mark S. (voltwide)


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Dem TO empfehle ich sich mit DDS vertraut zu machen.

von Ali K. (teddy50)


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Michael B. schrieb:
> Ali K. schrieb:
>> ich will ein Sinus erzeugen mit einer Frequenz von 10kHz und habe 1000
>> Stützstellen, dann muss ich ja mit 10MHz die Dutycycle verändern.
>
> Nein du müsstest entweder direkt ein Analogsignal per DAC mit 10Msps
> erzeugen, oder eine PWM erzeugen, die nach einem Filter innerhalb von
> 100ns auf den neuen zur PWM passenden Analogwert eingeschwungen ist.
> Also ziemlich unerreichbarer Blödsinn, hier 1000 Stützstellen zu
> fordern. Nach Nyquist reichen 2, aber reale Filter wollen eher 20, und
> der PWM Filter muss nur Frequenzen unter 10kHz gut durchlassen und die
> PWM Frequenz gut unterdrücken, auch da reicht dann das 20-fache sicher
> aus.
> Den erlaubten Fehler, die Restwelligkeit im Sinus bzw. den Klirrfaktor
> muss man definieren, denn 0 wird er nie.

Nach Nyquist reichen zwar in der Theorie 2, aber das ist doch Unsinn.
Wenn ich 2 Stützpunkte beim Nulldurchgang habe, habe ich doch kein 
Sinus!?

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Ali K. schrieb:
> Wenn ich 2 Stützpunkte beim Nulldurchgang habe, habe ich doch kein
> Sinus!?

Schnauf, Augendreh'. Jaaaa.
Aber wenn du 2+epsilon Stuetzpunkte hast und ein gut genuges Filter, 
hast du deinen Sinus.
Und dann laesst du epsilon gegen Null gehen und die Ausmasse deines 
Filters gegen 1/epsilon...

Gruss
WK

von Hans W. (Firma: Wilhelm.Consulting) (hans-)


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Nennt sich übrigens Rekonstruktionsfilter oder aliasing-filter....

Ältere Datenblätter von AD DDS ICs und deren App-notes erklären das 
wunderbar (und ohne allzuviel Mathematik)

Ob du jetzt "1-Bit-DAC" als PWM, PDM, PDM oder was "besseres" machst ist 
im Grunde "egal" (natürlich hat das letztendlich Auswirkungen!). Die 
Zusammenhänge bleiben gleich.

Im Eingangsposting wird von Stützstellen gesprochen. Da sollte man 
beachten, dass du in der Amplitude und der "Zeit" wertdiskret oder 
kontinuierlich sein kannst. Damit meine ich, du hast x-bit DAC mit 
Y-msps oder du machst PWM mit 2 Zuständen und verschiebst die 
Schaltpunkte.

Das ändert mathematisch "nicht viel", wenn du nur eine Frequenz mit 
gegebener Amplitude brauchst. Mit einem richtigen DAC mit hoher 
Auflösung und Geschwindigkeit wirst du halt weniger Einschränkungen 
haben.

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von Michael B. (laberkopp)


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Ali K. schrieb:
> Nach Nyquist reichen zwar in der Theorie 2, aber das ist doch Unsinn.
> Wenn ich 2 Stützpunkte beim Nulldurchgang habe, habe ich doch kein
> Sinus!?

Na ja, >2, z.B. 2.00000001 pro Periode.

Dass man damit in der Praxis nicht auskommt, hast du offenbar überlesen

von Michael M. (michaelm)


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Dergute W. schrieb:
> ....ein gut genuges Filter ...

Tolle Wortkreation! :-D

von Guido K. (Firma: Code Mercenaries GmbH) (thebug)


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Typischer Fehler: Von einer vermeintlichen Lösung ausgehen, statt erst 
mal zu definieren, was denn das Ziel ist und dann zu gucken, was man 
braucht, um da hin zu kommen.

Also was für ein Frequenzbereich soll abgedeckt werden und mit welcher 
Präzision soll der Sinus erzeugt werden? Dann kann man von da aus 
schauen, wie hoch die Abtastrate dafür sein muss, wie gut das 
Ausgangsfilter sein muss und ob dieses ggf. nachgeführt werden muss.

von Ali K. (teddy50)


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Guido K. schrieb:
> Typischer Fehler: Von einer vermeintlichen Lösung ausgehen, statt
> erst mal zu definieren, was denn das Ziel ist und dann zu gucken, was
> man braucht, um da hin zu kommen.
> Also was für ein Frequenzbereich soll abgedeckt werden und mit welcher

Hoch wie möglich

> Präzision soll der Sinus erzeugt werden? Dann kann man von da aus

maximal präzise, Klirrfaktor 0%

> schauen, wie hoch die Abtastrate dafür sein muss, wie gut das
> Ausgangsfilter sein muss und ob dieses ggf. nachgeführt werden muss.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Ali K. schrieb:
> Hoch wie möglich

> maximal präzise, Klirrfaktor 0%

Kein Problem, wenn dein Filter gut genug ist.

scnr,
WK

von Michael (Firma: HW Entwicklung) (mkn)


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Ali K. schrieb:
> Das geht doch gar nicht!?
Klar geht das.
In der Theorie geht das super.
Da kannst Du auch 80THz Sinus mit 12xE^9 Stützstellen basteln.

In der Praxis würde man sich da eher für ein anderes Prinzip entscheiden 
das mit bezahlbarer HW umsetzbar ist.

Ali K. schrieb:
> Hoch wie möglich
Dann ist das ganz einfach.
Wird wahrscheinlich mies, aber mehr ist da eben nicht möglich.
->Anforderung erfüllt.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Ali K. schrieb:
> Wenn ich 2 Stützpunkte beim Nulldurchgang habe, habe ich doch kein
> Sinus!?
Doch, aber eben mit der Amplitude 0. Und Nyquist sagt in diesem 
Abtasttheorem nichts zum Pegel der erfassten Frequenz...

> Nach Nyquist reichen zwar in der Theorie 2, aber das ist doch Unsinn.
Ja, das ist gut, dass du das erkannt hast. Das ist dann der nötige 
Schritt aus der Theorie in die Praxis.

: Bearbeitet durch Moderator
von Michael B. (laberkopp)


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Ali K. schrieb:
> Hoch wie möglich

Womit möglich ?

> maximal präzise, Klirrfaktor 0%

Das wird schwer.
Ich weiss nicht, ob du bereit bist, das zu bezehlen.

von Ob S. (Firma: 1984now) (observer)


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Michael B. schrieb:
> Ali K. schrieb:
>> Hoch wie möglich
>
> Womit möglich ?

Das ist eine gute Frage.

>> maximal präzise, Klirrfaktor 0%
>
> Das wird schwer.

Das ist sogar definitiv unmöglich. Einen wirklich reinen Sinus gibt es 
nur in der Theorie. Genauso wie z.B. den absoluten Nullpunkt der 
Temperatur oder auch einen Dirac'schen Stoß oder, oder, oder...

Das sind alles nur mathematische Hilfskonstruktionen, Grenzfälle. 
Allesamt in unserem Universum nicht wirklich darstellbar.

Wer das nicht begriffen hat, muss sofort seinen BaFög zurückzahlen! 
Könnte sein, dass das die Haushaltslücke des Bundes schließt, der sich 
kürzlich aufgetan hat. ;o)

von Purzel H. (hacky)


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Allenfalls waere nun nach den 20. Post an der Zeit zu erfahren, worums 
eigentlich geht.

von Michael B. (laberkopp)


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Ob S. schrieb:
> Das ist sogar definitiv unmöglich.

Ach.

Michael B. schrieb:
> Den erlaubten Fehler, die Restwelligkeit im Sinus bzw. den Klirrfaktor
> muss man definieren, denn 0 wird er nie.

Ob S. schrieb:
> Wer das nicht begriffen hat,

Ali ignoriert die Realität nach Kräften, er glaubt im Wünschdirwas 
Universum zu leben. Hat Mami ihm so beigebeacht.

von Ali K. (teddy50)


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Es geht um gar nichts.
Ich wollte nur den Widerspruch in meinem Schädel lösen.
Es wurde längst geklärt.

von Mark S. (voltwide)


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Michael B. schrieb:
> Ali ignoriert die Realität nach Kräften, er glaubt im Wünschdirwas
> Universum zu leben. Hat Mami ihm so beigebeacht.

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