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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik DC -> AC mit Kondensator


Autor: Jochen (Gast)
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Hallo,

ich habe hier irgendwo gelesen, dass man mit einem Mikrocontroller auch 
eine Wechselspannung  (Audio) erzeugen kann, indem man den PWM-Ausgang 
mit einem Kondensator entkoppelt.

Wo finde ich dazu eine Erklärung? Ich verstehe es leider nicht, dazu 
fehlen mir die Grundlagen. Ein Beispiel wäre toll.

Danke für eure Hilfe

Autor: A.K. (Gast)
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Atmel Application Note AVR335.

Autor: Jochen (Gast)
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In http://atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc1456.pdf steht nur:

"C3 blocks any DC component to the speaker."

Aber wie funktioniert das? Hat man dann einen virtuellen Nulldurchgang, 
und die echte Masse ist virtuell negativ?

Autor: Currywurst (Gast)
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Ist eigentlich nicht so kompliziert. Ein Kondensator kann keinen 
Gleichstrom leiten. Er lädt sich immer auf die jeweilige 
Potentialdifferenz auf und lässt nur Wechselspannungsanteile durch.

http://de.wikipedia.org/wiki/Blindwiderstand

Oder anders ausgedrückt, gegenüber Gleichspannung hat ein Kondensator 
einen unendlich hohen Blindwiderstand. Es können also nur 
Wechselspannungsanteile weitergegeben werden.

Autor: Andreas W. (Gast)
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hi

Das audiosignal wird auf eine gleichspannung moduliert.

sagen wir der µC wird mit 5V betrieben. diese spannung wird jetzt mit 
hilfe der PWM und einer einfachen filterschaltung moduliert.
jetzt hat man eine gleichspannung mit wechselspannungsanteil.
der kondensator bildet mit den lautsprecher einen Hochpass.

über den Lautsprecher ist dann wirklich wechselspannung zu messen, auch 
im bezug zur masse.

Autor: Jochen (Gast)
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Ah, ich glaube ich verstehe!

D.h. z.B. ein erzeugter Sinus schwingt mit 2.5V um den Mittelwert von 
2.5V, und das ist der Offset.

Es fließt aber immer nur ein Strom durch den C, wenn sich die Spannung 
geändert hat, d.h. relativ zur Kondensatorspannung. Die absolute 
Spannung ist daher unwichtig.

Die Kapazität bestimmt dann die Trägheit des Bezugspunktes (Mittelwert, 
Offset), d.h die muß groß genug sein, daß gegenüber der Signalfrequenz 
der Mittelwert beispielsweise von 2.5V auch erreicht wird.

Ist die letzte Annahme in etwa richtig? Das leuchtet mir noch nicht so 
ganz ein.

Dann möchte ich meine Frage etwas ausbauen:

Bei einem Lautsprecher, der mit einem Rechtecksignal betrieben wird, 
braucht man aufgrund der Induktivität doch eine Schutzdiode, die 
Rückinduktionsspannung ableitet, richtig?

Wenn ich einen Lautsprecher aber mit einem Kondensator entkoppele, fällt 
das flach?

Inwiefern ist das dann von der Signalform abhängig (braucht man die 
Schutzdiode auch, wenn z.B. ein Sinus mit DC-Offset anliegt?)

Vielen Dank, ich freue mich immer, wenn ich etwas verstehe :-)

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Eine Schutzdiode über einem Lautsprecher? Hab ich noch nie gesehen. Die 
würde das Audiosignal auch böse verzerren...

> wenn z.B. ein Sinus mit DC-Offset anliegt?

Das mag der Lautsprecher garnicht - dann wird die Spule des 
Lautsprechers im Joch des Magneten verschoben und dadurch kann die 
Membran nur noch in einer Richtung voll ausgelenkt werden. Das Ergebnis 
klingt zumindest furchtbar.

Wenn Deine Eingangsspannung einen Offset hat, muß der mit einem 
Kondensator abgeblockt werden.

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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Und es fliest auch ein zu hoher Strom durch den Lautsprecher, der ihn je 
nach Spannungsquelle nach einer Zeit vermutlich zerstören würde.

Autor: lfuz (Gast)
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Wenn man einen Portpin mit ein paar hundert Hz toggelt, und ein kleiner 
Lautsprecher dranhängt - sollte man doch schützen, oder?

Beitrag "Re: Lautsprecher per Transistor schalten??"

Autor: Jochen (Gast)
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Das meinte ich - wenn es kein Sinus ist, gibt's doch einen 'Rückschlag'.

Wobei es dann doch eigentlich in jedem Fall besser wäre, das mit einem 
Kondensator zu entkoppeln. Ob nun Rechteck oder Sinus..oder?

Wonach richtet sich denn die Größe vom Kondensator? Kann man das über 
den Daumen peilen?

Danke für die Hilfe!

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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Liegt an der Grenzfrequenz vom Hochpass, der dadurch gebildet wird. Die 
Grenzfrequenz sollte ca die geringste Frequenz sein, die du ausgeben 
willst.
Wichtig ist die Impendanz vom Lautsprecher, der Kondensator muss in der 
größten Periodendauer noch strom l iefern können.

Autor: Michael U. (Gast)
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Hallo,

ja, eigentlich ist es immer richtig, den Lautsprecher gleichstromfrei 
anzukoppeln, egal, ob bereits aus der Schaltung oder eben über einen 
Kondensator. Weglassen kann man den, wenn es nur geringe Strome sind, 
die sich aus der Gelichspannung ergeben (I=U/R, wobei R hierbei 
genaugenommen der Gleichstromwiderstand der Schwingspuöe wäre und nicht 
die aufgedruckte Impedanz). Bei den "Quäken" für irgendwelche Signale 
gibt es aber durchaus auch mechanisch unsyymetrisch vorgespannte, die 
wollen den Gleichstrom und machen auch nur richtig Krach, wenn die 
Gleichstrom-Polarität stimmt.

Wenn es um Klang (Musik sozusagen oder tatsächlich) geht, kommt die 
Grenzfrequenz ins Spiel, allerdings wird dann auch meist Leistung 
gebraucht, die ein AVR nicht direkt liefern kann.
Ohne zu rechnen: ab 100µF sind sinnvoll für 32 Ohm Kopfhörer, ab 220µ 
für Kleinlautsprecher 8 Ohm, die sowieso keine Tiefen können, ab 1000µ 
aufwärts dann für 4 Ohm.

40mA Spitzenstrom am Port bei ca. 2V Spitzenspannung sind 50 Ohm als 
minimale Last. Sind dann rund 1,4Veff * 0,028Aeff = 0,039W, also ein 
gutes altes Mini-Taschenradio.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Jochen (Gast)
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Danke nochmal für die Erklärung!

Welche Rolle spielt eigentlich der Typ des Kondensators?

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Bei der zu verwendenden Kapazität von ein paar µF tut´s ein 
herkömmlicher AL-Elko mit + zum Controller und - zum Speaker, der 
wiederum an Masse geschaltet ist.

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