Hallo,
ich habe folgendes Problem. Ich habe ein Rechtecksignal mit einer
Frequenz von 950 kHz. Durch einen äußeren Einfluss fällt die Frequenz ab
und soll ab einer Frequenz von 910kHz erkannt werden. Meine Frage ist
nun wie ich das am besten auswerte?
Eine Auswertung mit einem Monoflop fällt aufgrund der geringen
Periodendauer flach. Ich dachte schonmal an eine PLL und ich nehme die
Steuerspannung des VCOs als Auswertegröße. Hat da jemand Erfahrung, ob
bei solch einer Frequenzänderung die Steuerspannung eine genügende
Änderung zum Auswerten aufweist?
Bin über Ratschläge sehr dankbar.
Gruß
Eine Idee wäre auch Hochpass/Tiefpass nehmen und Amplitude auswerten. Ob
das jedoch genau genug selektiert wird und temperaturstabil ist? Eher
nicht.
Genauer wäre z.B. ein Zähler und ein Zeitfenster dazu. Wenn weniger als
950.000 Imulse pro Sekunde gezählt werden, dann ist was faul.
Die Spannungsdifferenz bei Frequenzänderungen wird durch die Steilheit
des verwendeten VCO bestimmt und kann dem Datenblatt des Schaltkreises
entnommen werden (evtl. noch einfache Rechnung).
Die Größenordnung deiner Frequenzänderung läßt locker die Auswertung
duch einen Komparator zu.
Was für einen Schaltkreis willst du denn benutzen? Ich kenne einen von
TI (TLC2932), der geht aber erst bei irgendwo über 10 MHz los.
Der HEF4046 geht je nach VDD bis 2,7MHz.
Mit dem hab ich vor einiger Zeit auch schonmal was rumgespielt. Da lief
die ganze Sache aber noch im 300kHz Bereich und ich bekam mit der
Monoflop Auswertung bessere Ergebnisse.
Was meinst du mit Auswertung mit Komparator?
Mit dem Zähler hatte ich auch schon gedacht, allerdings soll die Sache
ohne uC gelöst werden.
Gast wrote:
> Hallo,>> ich habe folgendes Problem. Ich habe ein Rechtecksignal mit einer> Frequenz von 950 kHz. Durch einen äußeren Einfluss fällt die Frequenz ab> und soll ab einer Frequenz von 910kHz erkannt werden. Meine Frage ist> nun wie ich das am besten auswerte?
Mischer aufbauen und mit F=900kHz abmischen. TP nachschalten, USB
auswerten. Da Du dies dann im Bereich 10...50kHz hast, kannst Du Dir da
diverse Verfahren aussuchen.
> Eine Auswertung mit einem Monoflop fällt aufgrund der geringen> Periodendauer flach.
s.o. Das wäre damit recht einfach.
> Ich dachte schonmal an eine PLL und ich nehme die> Steuerspannung des VCOs als Auswertegröße. Hat da jemand Erfahrung, ob> bei solch einer Frequenzänderung die Steuerspannung eine genügende> Änderung zum Auswerten aufweist?
Je nach Stabiltät der Schaltung über Zeit und gegen Temperaturänderung:
Kann frickelig werden.
>> Bin über Ratschläge sehr dankbar.>
hth,
Andrew
Wenn einfach werden soll, sind schon Lösungen genannt worden, wenn's
genauer werden soll/muss, ist die Lösung von Andrew ganz nett.
Wer mit HF/Mischern/... keine Erfahrung hat, dem könnte ich noch
folgendes anbieten:
F-to-V (Frequency-to-Voltage) Converter.
Dafür gibt's div. fertige ICs von z.B. Burr-Brown (jetzt Texas
Instruments), National oder Analog Devices und div. anderen Herstellern.
Damit könnte man dann auch via Threshold und Komparator den
Umschaltpunkt (Frequenzunterschreitung) einstellen. 2 ICs und ein paar
passive Bauteile, das wars eigentlich schon.
Raimund Rabe wrote:
> Wenn einfach werden soll, sind schon Lösungen genannt worden, wenn's> genauer werden soll/muss, ist die Lösung von Andrew ganz nett.> Wer mit HF/Mischern/... keine Erfahrung hat, dem könnte ich noch> folgendes anbieten:> F-to-V (Frequency-to-Voltage) Converter.> Dafür gibt's div. fertige ICs von z.B. Burr-Brown (jetzt Texas> Instruments), National oder Analog Devices und div. anderen Herstellern.> Damit könnte man dann auch via Threshold und Komparator den> Umschaltpunkt (Frequenzunterschreitung) einstellen. 2 ICs und ein paar> passive Bauteile, das wars eigentlich schon.
Schau Dir mal die Tempraturdrift der von Dir angegebenen Bausteine und
den vom TE gewünschten Bereich der Frequenzänderung an.
@Andrew: Kannst du mir noch ein, zwei Stichwörter wegen dem Mischer
nennen. Hab da NULL Erfahrung mit und unter Signalmischer, Signale
mischen,... finde ich zuviel im Netz.
@ Andrew:
Wo siehst Du da das Problem?
Ich Hab's praktisch schon gemacht und es geht ganz prächtig.
@ Alle:
950kHz auf 910kHz sind (ganz grob) etwa -4%.
Der VFC110 hat max. 100ppm/°C.
Um überhaupt auf 1% Abweichung zu kommen, müßte man den Chip z.B. um
100°C heißer machen (etwas utopisch, gelle?). Bleibt man mit den Werten
auf'm Teppich, d.h. man geht von 20°C bis max. 60°C Betriebstemperatur
aus, so bleibt der Fehler bei unter 0,4%.
Also alles halb so wild und längst nicht so arg wie's Andrew's Aussage
möglicherweise vermitteln könnte.
Wenn Du nur das Datenblatt von Schaltreisen betrachtest wird Deine
Rechnung evtl. stimmen. Ein falscher TK beim entscheidenden C könnte
noch einiges verbiegen.
Für mich bleibt sowieso die Frage warum wir großartige
Kontollschaltungen entwickeln. Besser wäre es doch mit einem geeichten
Zähler und etwas Wärme/Kälte die Ursache des Weglaufens der 950 kHz
näher zu untersuchen!
Problem bei der ganzen Geschichte ist nämlich: wenn wir den gleichen
Fehler 2x machen, werden wir keine Differenz bei gleicher Temperatur
finden.
oszi40 wrote:
> Wenn Du nur das Datenblatt von Schaltreisen betrachtest wird Deine> Rechnung evtl. stimmen. Ein falscher TK beim entscheidenden C könnte> noch einiges verbiegen.
Na, es ist nicht der C der die Probleme bereitet (ein Polystrene sollte
es schon sein), sondern eher die R's - insbesondere wenn irgendwo auch
noch Poties auftauchen sollten.
> Für mich bleibt sowieso die Frage warum wir großartige> Kontollschaltungen entwickeln. Besser wäre es doch mit einem geeichten> Zähler und etwas Wärme/Kälte die Ursache des Weglaufens der 950 kHz> näher zu untersuchen!
Fehler vermeiden ist besser als Fehler detektieren. ;-)
> Problem bei der ganzen Geschichte ist nämlich: wenn wir den gleichen> Fehler 2x machen, werden wir keine Differenz bei gleicher Temperatur> finden.
Möglich - aber ist es auch wahrscheinlich?
> Problem bei der ganzen Geschichte ist nämlich: wenn wir den gleichen> Fehler 2x machen, werden wir keine Differenz bei gleicher Temperatur> finden.
Deshalb wird ein Teil immer als temperaturstabile Referenz ausgeführt,
z.B. wird die Vergleichsfrequenz von einem Quarz abgeleitet.
Messknecht wrote:
>> Problem bei der ganzen Geschichte ist nämlich: wenn wir den gleichen>> Fehler 2x machen, werden wir keine Differenz bei gleicher Temperatur>> finden.>> Deshalb wird ein Teil immer als temperaturstabile Referenz ausgeführt,> z.B. wird die Vergleichsfrequenz von einem Quarz abgeleitet.
Korrekt. Wenn man es sich einfach machen will, nimm man eine preiswerten
1MHz Quarz, mischt und hat ein verläßliches System.
Raimund Rabe wrote:
> @ Andrew:>> Wo siehst Du da das Problem?
Kaum. In dem Frequenzbereich des TE bist Du wenn Du was Verläßliches
bauen willst mit der F/V Methode gekniffen.
Wie Dir andere schon schreiben: Der Wandler ist nciht allein.
> Ich Hab's praktisch schon gemacht und es geht ganz prächtig.
Das heißt dann Du hast es einmal aufgebaut, es hat den Probelauf
überstanden und das bezeichnest Du als prächtig.
Ich habe das hier in 2006 auch mit diversen F/V aufgebaut und es als
wenn sinnig erkannt. Entweder nutzt man sauteuere F/V converter, dann
hat man eine geringe Chance . Bei bezahlbaren Chips, und in dem
Frequenzbereich, und langzeitig stabil: Vergiß es.
> Also alles halb so wild und längst nicht so arg wie's Andrew's Aussage> möglicherweise vermitteln könnte.
Alles ist wesentlich schwieriger als Raimund hier vorgauklen möchte.
@ Andrew:
Jeder macht so seine eigenen Erfahrungen. Und das ist auch gut so!
Über die Anzahl hatte ich nichts gesagt. Es war übrigens kein
Einzelstück und alle laufen seit mittlerweile etwa 8 Jahren - bislang
ohne Probleme.
Es ist ja durchaus möglich, daß es der Eine in den Griff bekommt und der
Andere eben nicht. Natürlich kann auch ich die Physik nicht überlisten
und der erste Prototyp hatte tatsächlich seine 'Macken'.
Wo liegt eigentlich das Problem?
Ist die Frequenzänderung sehr schnell und muß sehr schnell (<10µs)
erkannt werden, oder hat die Auswertung Zeit?
Analog ginge das doch mit einem 74HC4046, deren Grenzfrequenz bis über
20MHz reicht und hinreichend stabil arbeitet.
Wenn wir im µC-Forum wären, würde ich einen Tiny2313 (Taktfrequenz mit
Quarz) vorschlagen, der mit Timer0 konstante Intervalle (z.B. 1ms)
erzeugt. Timer1 zählt die eintreffenden Impulse und wird in
T0-Intervallen ausgelesen.
Ob dann in T1 950 oder 910 steht, läßt sich doch bestens unterscheiden.
Und wenn man in Assembler fit ist, reicht auch ein Tiny13 (o.ä.) für
diesen Spaß.
Tja, wenn unser OP nicht im seinem 2-ten Post (absolut war's der 5-te
Post) gesagt hätte er wolle es ohne µC machen, hätte ich es ihm auch so
unterbreitet, und man hätte sich hier hitzige Meinungsäußerungen sparen
können. ;-)
Hallo,
die Mischung könnte man sich ggf. auch ohne diskreten Mischer
vorstellen. Man muss nur beide Signale (die Referenz und das zu
beurteilende Signal) über ein UND-Glied schicken und das Ausgangssignal
einem TP zuführen.
Dieter
Dieter S. wrote:
> Hallo,>> die Mischung könnte man sich ggf. auch ohne diskreten Mischer> vorstellen. Man muss nur beide Signale (die Referenz und das zu> beurteilende Signal) über ein UND-Glied schicken und das Ausgangssignal> einem TP zuführen.>>
Genau so.
Andrew
Hallo Zusammen,
sorry das ich mich jetzt erst wieder melde. Ist momentan etwas stressig
und muss gleich auch wieder weg.
Ich danke euch allen für eure Hilfe.
Das mit dem Tellerrand ist richtig, es liegt aber leider nicht in meinem
Ermessen das zu entscheiden.
Die Lösung mit dem UND Glied finde ich interessant. Hier muss aber dann
die zu mischende Frequenz unterhalb der niedrigsten (zu erreichenden)
Frequenz liegen, oder? Es könnte ja sonst einen ziemlichen worst case
bei Frequenzgleichheit geben.
(Es gehört zwar nicht in den Threat hier, aber wie lange seit ihr schon
im Job? Ich bin grad in den allerersten Anfängen und merke das ich sehr
vieles, was ich eigentlich als nicht so wichtig gehalten hab, jetzt doch
brauche. Gestern ist mir das bei dem Mischer nochmal bewusst geworden.
Die Prüfung hab ich zwar bestanden, aber das heißt echt garnix)
Vielen Dank nochmal.
Gruß
Hallo,
> die Mischung könnte man sich ggf. auch ohne diskreten Mischer> vorstellen. Man muss nur beide Signale (die Referenz und das zu> beurteilende Signal) über ein UND-Glied schicken und das Ausgangssignal> einem TP zuführen.
Müssen dann die beiden Signale nicht auch noch synchronisiert sein und
sich in ähnlichen Frequenzbereichen bewegen? Ohne Synchronisierung
entstehen doch irgendwelche Frequenzen.
Hallo Dieter,
ich habe diese Schaltung aufgebaut, um den Mischer mal auszuprobieren.
Die feste Frequenz habe ich mit dem ersten Nand erzeugt und die zweite,
veränderbare mit einem Freuqenzgenerator. Nun hatte ich erwartet, das
sich die Amplitude von Uout ändern würde, wenn ich die 2. Frequenz
ändere. Der Gleichanteil von Uout hat sich aber nicht verändert. Je nach
Frequenz von f2 entsanden unterschiedliche frequenzen.
Das Ausgangssignal vom Mischer müßte man korrekt filtern um die
gewünschte heruntergemischte Frequenz detektieren zu können. Hier gilt
es das RC-Filterglied am Ausgang, bezüglich der Grenzfrequenz, richtig
zu dimensionieren. Dann sollte auch das funzen.
Versucht man's statt dem UND-Gatter mit 'nem XOR, dann sollte es
ebenfalls funzen. Nennt sich dann aber Phasen-Komparator und arbeitet
wie im 4046-PLL-IC (zumindest der "Phase Comparator 1" arbeitet so, der
"Phase Comparator II" ist geringfügig komplexer aber arbeitet ähnlich.
Wie's in ihm drin aussieht kann man bei Texas Instruments im Application
Report SCHA003B "CMOS Phase-Locked-Loop Applications Using the
CD54/74HC/HCT4046A and CD54/74HC/HCT7046A" vom September 2002 auf Seite
7 nachschauen (rechte Hälfte des Functional Block Diagrams).
Das was an Uout (bei deinem <Mischer.png>) rauskommt wäre das
Steuersignal für den VCO (wenn man ihn als geschlossenen PLL-Regelkreis
betreiben würde). Dieses Steuersignal ist ganz grob gesagt nichts
anderes als der Unterschied der beiden Frequenzen.
Hallo,
NAND, AND, EXOR bringen bezüglich Mischung immer dasselbe Resultat. Ich
erwähnte UND, weil es die reinste Form der Multiplikation zweier
Einheitssignale bedeutet.
Wenn man Phasenbeziehung sehr dicht beieinanderliegender Frequenzen
erhalten möchte, ist der TP mit hoher Zeitkonstante zu versehen, wenn
man aber die Differenzfrequenzen auswerten möchte, muss die
Zeitkonstante natürlich hinreichend klein sein. In diesem Fall sollen
ggf. nur die Eingangssignale oder die Summenfrequenzen gedämpft werden,
je nach Schaltung.
Dieter
Hi Dieter,
Ich verstehe Deinen Einwand, ich halte dennoch das EXOR-Gatter für die
reine Form: Mischen heisst multiplizieren. Der Sinus wird zum Rechteck,
dessen Spannung zwischen -1 und +1 liegen muss. Digital wird aus -1 die
0 und aus +1 die 1. Logiktabelle:
A B EXNOR EXOR
-----------------------------------------
0 0 -1 x -1 = +1 1 0
0 1 -1 x +1 = -1 0 1
1 0 +1 x -1 = -1 0 1
1 1 +1 x +1 = +1 1 0
Ob EXNOR oder EXOR spielt tatsächlich keine Rolle und ist reine
Definitionsfrage.
Dieter S. wrote:
> Hallo,>> NAND, AND, EXOR bringen bezüglich Mischung immer dasselbe Resultat.
Nun, dann neben EXNOR auch noch dazu. Für alle 4 gilt: Als Mischer
einstellbar; für die gestellte Aufgabe hier.
> Ich> erwähnte UND, weil es die reinste Form der Multiplikation zweier> Einheitssignale bedeutet.>> Wenn man Phasenbeziehung sehr dicht beieinanderliegender Frequenzen> erhalten möchte, ist der TP mit hoher Zeitkonstante zu versehen, wenn> man aber die Differenzfrequenzen auswerten möchte, muss die> Zeitkonstante natürlich hinreichend klein sein. In diesem Fall sollen> ggf. nur die Eingangssignale oder die Summenfrequenzen gedämpft werden,> je nach Schaltung.
Richtig. Da muß man halt ein bißchen hirnen, und nicht die Schaltung nur
hinkloppen. Im oben skizzierten Fall (950...910kHz, 1 MHz oder 900kHz
als Festfrequenz) ist das Filtern per Tiefpaß noch relativ einfach
überschau- und handhabbar.
hth,
Andrew
@Hypergast,
Geschmackssache. Man könnte auch 0 = 0 und 1 = 1 nehmen, damit macht das
UND die formal richtige Multiplikation. Aber ich nehme auch EXOR an, das
habe ich insgeheim auch schon "angedacht".
Dieter
