Hallo zusammen,
ich würde gerne die Schaltung ganz unten auf der Seite
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/syncrec.htm
, also auf Bild 6 die schnellere Variante modifiziert bauen. Den
Komparator brauche ich nicht, da ich ein zweites Signal habe, mit
welchem ich schalten möchte. Das Ganze soll eine Art vereinfachter
Lock-In-Verstärker für Rechteck-Signale werden.
Jedoch steht dort "bis 15 kHz".
Wenn ich nun jedoch mit 50 kHz arbeiten möchte - reicht es, den OPV zu
ändern, oder müssen die Widerstände auch anders dimensioniert werden?
Vielleicht weiß ja jemand Bescheid.
50KHz dürfte noch mit entsprechend schnelle OPs zu machen sein.
Bedenke aber das das Schaltsignal in der Phase sehr genau passen muss.
Als Schalter könnte sogar der CD4066 noch gehen.
Ralph Berres
Warum soll man den CD4066 verwenden, wenn ein J-FET in der Schaltung
angeblich geht? Gibt es wesentliche Vorteile? Ansonsten kommt mir das
FET mit seinen drei Beinchen wesentlich einfacher zu realisieren vor.
Außerdem muss ich vielleicht sagen, dass auf den Gleichrichter ein
verrauschtes Sinus-Signal gegeben wird, nur auf den Schalter soll ein
Rechteck-Signal. Die Phase kann ich ja am Frequenzgenerator sehr genau
einstellen.
Ich gehe von aus das du die Schaltung in Bild2 realisieren wolltest.
Und eben diese Schalter könnten die CD4066 übernehmen.
Der Jfet könnte bei 50KHzbereits zu langsam sein.
Ralph Berres
Vielen Dank für die Antwort!
Ich wollte die Schaltung in Bild 6 realisieren, da diese eine
Vereinfachung von Bild 2 darstellt. Dort ist ein JFET angegeben. Das
könnte natürlich sein, dass das JFET dort schon zu langsam ist.
Andererseits: machte der Unterschied von 15 kHz zu 50 kHz so viel aus?
diese JFETs funktionieren üblicherweise bis oberhalb 100MHz als
Verstärker.
Bei einem Schalter hast Du eher das Problem, dass durch das Schalten im
Gate-Kreis über die unvermeidbaren Koppelkapazitäten Ladung in den
Mesßkreis gepumpt wird, die das Ergebnis verfälscht. Um mit höheren
Frequenzen zu arbeiten, wird man daher den Messstrom erhöhen, also das
Ganze niederohmiger auslegen. Dem stehen allerding die nicht unendlich
kleinen On-Widerstände des FET-Schalters entgegen.
Unter dem Aspekt der minimalen Ladungsinjektion stehen jedenfalls
n-Kanal JFETs nach meiner Erfahrung besser da als die
CMOS-Analog-Schalter.
So ist das mit Analog-Technik...
Gute Nachricht: der Gleichrichter funktioniert auch mit höheren
Frequenzen.
Zwei Fragen hätte ich noch:
1. Beim Anstieg des Rechtecksignals treten negative Flanken am Output
des Synchrongleichrichters auf. Hat jemand eine Idee, woher die kommen?
Ich dachte mir, dass es vielleicht mit der Sperrspannung des FETs
zusammenhängt, aber genau kann ich mir da auch kein Bild von machen.
2. Hat zwar nichts direkt hiermit zu tun, aber:
Lassen sich die Steuersignale auch mit einem Arduino erzeugen? Es ist ja
wichtig, dass dieselbe Frequenz und Phase wie diejenige vom
Eingangssignal getroffen wird. Schafft ein Arduino diese Präzision?
Vielen Dank
Alexander
Die Störung könnte von der Charge Injection, bzw. kapazitiven Kopplung
des Gate an Source und Drain des FETs kommen. Ein anderes Problem könnte
ein Gate Strom sein. Normal sollte die Gate Spannung nicht deutlich über
GND Potential gehen - sonst fließt Strom über das Gate und erzeugt damit
Fehler. Mit dem 100 K Widerstand der langsamen Version fällt das ggf.
nicht so auf.
Die CMOS Schalter sind wegen der teilweisen Kompensation durch den N und
P Kanal da gar nicht so schlecht mit der Kopplung. Mit so etwas wie 4053
hätte man auch einen Umschalter und hätte nicht das Problem mit dem
relativ hohen Wert von R2.
Wenn man den Synchrongleichrichter als eine Art Trägerfrequenzverstärker
oder Lockin nutzen will, könnte man das Steuersignal auch per Arduino
erzeugen. Es kommt dabei aber darauf an wie man es macht: ein PWM Signal
kann z.B. recht stabil sein. Das Anregungssignal würde man dann ähnlich
erzeugen, bzw. vom Gleich Pin gewinnen.
Der Komperator im µC und dann per Software den Schalte steuern ist eher
keine so gute Idee. Zumindest bekommt man eine Verzögerung.
Vielen Dank Lurchi für die Antwort!
Dann wühle ich morgen mal nach einem 4053.
Bleibt nur die Frage, ob die digitale Frequenzerzeugung per Arduino
tolerable Fehler erzeugt, da man ja auf Grund der begrenzten
Taktfrequenz immer zwischen zwei ganzzahligen Teilern jener hin- und
herschalten muss. D.h. bei 16 MHz Taktfrequenz sind es 62.5 ns
Genauigkeit. Diese würden jedoch Frequenzabstufungen bei 30-40 kHz von
der Größenordnung 100 Hz sein!
Es geht darum, ein Sinus-Signal, das ca. 100 mal kleiner als das
umgebende Rauschen ist, zu sehen. Deshalb wollte ich mit einem
Rechtecksignal immer passend schalten, um frequenzsensitiv zu
verstärken.
Die Synchrongleichrichtung macht vor allem dann Sinn, wenn man die
genaue Frequenz und auch die Phase des Signals kennt. Einfach nur die
Frequenz per µC einstellen reicht da in der Regel nicht, wenn man damit
nicht auch gleich die Anregung macht.
Wenn man die Frequenz nur ungefähr trifft, betrachtet man den
Synchrongleichrichter besser als einen mixer und bekommt die
Differenzfrequenz. Da ist es dann ggf. gar nicht gut die Frequenz so
ungefähr zu treffen, denn dann hat man Signalfrequenz und die
Spiegelfrequenz dicht zusammen. Man bekommt also i.A. das doppelte
Rauschen.
