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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik sychronen Sägezahn erzeugen, wie?


Autor: Mark (Gast)
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Hallo!

Ich möchte einen Sägezahn erzeugen, welcher zu Snchron zu einem Clock 
Signal ist.

Ist das Clock Signgal (kommt von einem PWM-Controller) High, so soll 
eine Spannungsrampe mit definierter Steigung (0V-5V in 20µs) ausgegeben 
werden. Ist das Clock Signal LOW, so soll die Rampe auf Null (<100mV) 
zurückgehen. Dies soll innerhalb von max 2µs geschenen.
Ist das Clocksignal läger als 20µs auf high soll die Rampe bei ca 5V 
anschlagen.

Besonders hohe Genauigkeit ist nicht erforderlich, die Anstiegszeit der 
ramp kann +-10% Betragen.

Meine simple Idee wäre folgende: bei High Signal wird eine Stromquelle 
(aus Zenerdiode, pnp-,Transistor, und 2xR) eingeschaltet welche einen 
Kondensator lädt. Eingeschaltet wird die Quelle über den 
Vorspannwiderstand der Zenerdiode. Dieser widerstand wird durch einen 
Kleinsignalfet (zb BSS 123) zu und wengeschaltet. Einladen wird der 
Widerstand über eine Diode, mist da bleibt dann die Sperrspannung über.

Signal kommt von einem PWM Controller mit Gate Treiber 
(Push-Pull-Transistorstufe), also ist recht kräftig. Genutzt wird der 
Treiber jedoch nicht, dh das Sinal ist schön, keine Verzerrungen.

Wenn jemand was besseres oder einfachers kennt, bitte helfen.

MFG

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Nimm nen Integrierer mit OP. Schau dir mal diskret aufgebaute 
Schaltungen zum Dual-Slope-ADC an. Die gab es auch als Single-Slope. Ist 
1970-er und 1980-er-Jahre-Technik, im Netz sollte sich da auch was 
finden. Da könntest du eventuell was brauchbares draus finden.

Autor: Michael H. (michael_h45)
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Wilhelm Ferkes schrieb:
> Nimm nen Integrierer mit OP. Schau dir mal diskret aufgebaute
> Schaltungen zum Dual-Slope-ADC an. Die gab es auch als Single-Slope. Ist
Oder gleich auch, wie man eine PWM diskret zu einer analogen Spannung 
erzeugt.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Michael H. schrieb:

>Oder gleich auch, wie man eine PWM diskret zu einer analogen
>Spannung erzeugt.

Ja, das ist sehr nahe liegend, wenn man schon einen PWM-Controller hat.

Autor: Michael H. (michael_h45)
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Nana, nur die Ruhe.
Das Prinzip ist doch das selbe, nur findet man zu meinem Vorschlag eher, 
einfacher und einfachere Literatur.

Autor: Mark (Gast)
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Danke  für die Vorschläge,
Das Gate-Signal von Controller hat ca 15V, runterteilen wäre ja kein 
Problem.
Doch wenn ich einen üblichen OPV Integrator verwende muss ich das Signal 
Invertieren (Spannungsmäßig) und brauch eine negative Versorgung. Bei 
den anderen OPVs komm ich bis jetzt mit Single-Supply Typen aus.

Wie soll ich das mit einem OPV integrator realisieren?

MFG

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Deine Idee mit der Stromquelle ist schon richtig. Zum Entladen des 
Kondensators must du anstelle einer Diode eine MOSFet nehmen . Damit 
bekommst du den auch richtig entladen. Die Stromquelle brauchst du 
überigens nicht abschaltbar zu machen der Entladetransistor übernimmt 
dessen Strom einfach mit.

Autor: Mark (Gast)
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Ahh genau, guter Hinweis das man die Stromquelle nicht abschalten muss, 
danke.
Hab es mit einem deboo(wie der auch heißt, nichtinvertierend eben) 
Integrator versucht. Jedoch bleibt da das Problem, dass der Kondesator 
entladen werden muss, mittels Diode kann man wieder nur bis Flußspannung 
runterziehen, also braucht man wieder einen Fet, Transistor.
Werds mal mit der Stromquelle versuchen.

MFG

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Mark schrieb:

>Wie soll ich das mit einem OPV integrator realisieren?

Hast du nicht mal nach Dual-Slope oder Single-Slope gegoogelt? Da gibt 
es schöne diskret aufgebaute Schaltungen. Waren in den 1970-er Jahren in 
den ersten elektronischen Vielfachmeßinstrumenten mit Display.

Mit einem OP-Integrierer, kann man eine Rampe erzeugen, und diese bei 
Erreichen einer Endspannung schnell wieder herunter fahren. Die Kurve 
dürfte auch top-linear sein. Das geht mit entsprechender Logik und 
Analogschaltern oder Transistoren, um das C zu entladen.

Erscheint mir jedenfalls einfacher, als mit der PWM da was zu wursteln.

Und wieso geht nichts mit Single-Supply und entsprechenden OP-Typen? Muß 
die Spannung bis aufs letzte Millivolt runter auf Null?

Autor: Mark (Gast)
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>Muß die Spannung bis aufs letzte Millivolt runter auf Null?
Nein, die Spannung muss mindestens <100mV werden

>Und wieso geht nichts mit Single-Supply und entsprechenden OP-Typen?
Ich habe nach Dual Slope und Single Slope ADC gegooglt, doch da wird 
immer ein gewöhnlicher INVERTERENDER Integrator eingestetzt. Mei Singal 
geht von 0V bis 15V. Wenn ich das an den Intgegrator hänge gehts 
natürlich nach unten, du ich mus diese Signal wieder invertieren. Da 
brauch ich ja "+-Supply" Typen.

Oder versteh ich da was flasch?
MFG

Autor: Mark (Gast)
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Ich möchte es mal mit Stromquelle + Entladetransistor versucht. Mit 
einem p-Mosfet kann ich auch nicht bis null runter entladen (Threshold 
bleibt). Dh ich hab eine npn-Emitterstufe vor einen n-Kanal MOSFET 
geschalten. Hat den Vorteil, dass das Gate des Mosfets niederohmig 
entladen wird und über den Pullup geladen(darf länger dauern) wird.

Jetzt hab ich aber das Problem, dass der Gatestrom des Mosfets beim 
ausschalten weit höher ist als die Konstantstromquelle(1mA). Daher kommt 
ein Teil des Gatestromes vom Integrationskondensator (2nF) welcher daher 
negativ wird (ca 200mV).

Ich könnte Kondensator vergrößern, dann ist der Spannungsabfall geringer
führt aber zu erhöhtem Stromverbrauch (ist eher unkritisch, aber 
verschwedung muss auch nicht sein)

MFG

Autor: Michael H. (michael_h45)
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Es wird langsam Zeit für einen Schaltplan.

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Was Spricht dagegen, den nichtinvertierenden Eingang des Integrators auf 
VCC/2 zu legen? Verursacht bei unsachgemäßer Anwendung manch Knoten im 
Kopf, sollte dein Problem der negativen Versorgungspannung eigentlich 
lösen.

Autor: Mark (Gast)
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Hier mal meine Simulation, die deckt sich ziemlich mit dem Aufbau (außer 
das der Spannungsabfall am anfang der Rampe noch höher ist)

Man sieht das beim entladen des Gate Strom aus dem Kondensator gezogen 
wird. Eigentlich sollte ja nur aus der Gatekapazität entladen werden.

MFG

>Was Spricht dagegen, den nichtinvertierenden Eingang des Integrators auf
VCC/2 zu legen?
Die Rampe wird da aber trotzdem negativ(die Steigung) oder?

MFG

Autor: Mark (Gast)
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Da fällt mir einen, für einen I-Regler hatte ich mal einen 
nichtinvertierenden Integrator verwendet, bestand aus OPV + 4R + C, mit 
ein Widerstand der sich von den anderen unterschied, konnte man den Pol 
auch "nach links schieben".
Nur leider weiß ich die Schaltung nicht mehr....

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Mark schrieb:
> Man sieht das beim entladen des Gate Strom aus dem Kondensator gezogen
> wird. Eigentlich sollte ja nur aus der Gatekapazität entladen werden.

Nicht unbedingt. Du hast ja auch noch eine parasitaere Kapazitaet 
zwischen Gate und Drain. Das kannst du aber kompensieren mit einem 
Signal das invertiert ueber eine gleich grosse Kapazitaet auf den 
Ausgang gegeben wird.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Versuch mal bitte das hier. Der Unterschwinger ist jetzt bei -12mV.

Autor: Mark (Gast)
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@Helmut: Danke für deine Schaltung, kannst du noch erklären wozu C2? 
Verzögerung?

Und noch eine andere Frage, meine Gesammtschaltung ist schon recht groß 
-> lange Simmulationszeit. Gibts eine möglichkeit diese Funktion mit 
gesteurenten Spannungsquellen, Stromquellen, Code etc zu erzeugen?
Spannungsgesteuterte Stromquelle auf einen C, ob das schneller geht?

MFG

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Wie ich schon erwaehnte hast du eine Gate-Drain Kapazitaet. Und die 
verursacht deine negative Schwingung. Mit C2 wird jetzt ein genau 
umgekehrter Impuls eingespeist . Das kompensiert jetzt die auswirkungen 
der Gate-Drain Kapazitaet. Da die bei dem MOSFET ziemlich gross ist muss 
hier auch C2 mit 150p gross sein. C3,R8 verzoegert das Signal jetzt 
etwas (Kompensation der Verzoergerung von Q2).

Das ganze wird auch in Saegezahngeneratoren von Oszilloskopen so 
gemacht.

Um wieviel ist dein Unterschwinger den jetzt kleiner geworden ?

Autor: Mark (Gast)
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Ich meine C3, C2 war mir klar. Danke, wieder etwas dazugelernt.

Ich habe die Schaltung noch nicht aufgebaut, im moment habe ich C1 so 
groß gemacht das die GD-Kapazität eine nicht störende Auswirkung hat. 
Stromquellen Strom ist entsprechend höher.

Doch ist es in der praxis nicht schwiering die Kapazität zu Kompensieren 
welche bei einem Fet ja streunungen unterliegt? Mit Trimmko abgleichen 
sollte ja nicht sein.

Machen Scopes das nicht mit Integratoren? Diese methode wirkt eher 
Rustikal, für meinen Zweck funktionierts sehr gut.

MFG

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Mark schrieb:
> Doch ist es in der praxis nicht schwiering die Kapazität zu Kompensieren

Im allgemeinen nehmen die dort Bipolar Transistoren (Vorzugsweise Typen 
mit kleiner Basis-Kollektor Kapaziatet also HF oder Schaltertypen, 
2N2368 ist da ein beliebter Type). Bei den ist die Kapazitaet kleiner 
und daher mit einem Trimmer abgleichbar. Das die nicht bis 0V runter 
kommen stoert dort nicht.

Mark schrieb:
> Machen Scopes das nicht mit Integratoren?

Nein . Die machen das genauso. Schau die mal Schaltungen von Skopes an. 
Auf der Seite von Hameg gibt es diverse Schaltplaene dazu.

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