Hallo zusammen,
ich habe 2 PWM-Ausgänge, die in eine Spannugn mittels Tiefpass gewandelt
werden müssen.
Das Angeschlossene Gerät hat einen Eingangswiderstand >500 Ohm.
Da die PWM-Signale durch die Timer0 und Timer2 eines Atmega16 erzeugt
werden, wäre eine Anpassung der PWM-Frequenz durch Prescaler möglich.
Die Taktfrequenz des Atmega beträgt 3.6864MHz und die gewünschte
Ausgangsspannung entsprechen 0V - 5V.
Wie muss ich den Tiefpass dimensionieren/bauen um eine stabile
Ausgangspannung mit einer Reaktionszeit <0,5sek zu bekommen?
Welche maximale Frequenz hat dein Ausgangssignal? Dann halt die Cutoff
Frequenz des Filters so einstellen, dass er knapp drüber liegt und dein
Signal so wenig wie möglich dämpft.
Bau dir das doch mit LTspice oder der Pspice student version auf. Da
kannst du die gewünschten Frequenzen durchfahren. So siehst du zumindest
ob deine Berechnung in die richtige Richtung geht. Ein ganz normaler RC
Tiefpaß reicht hier übrigens vollkommen aus.
Aus der Rechnung ergibt ich die maximale Frequenz mit der du ein
Rechtecksignal ausgeben kannst. Du willst doch aber per PWM irgendeine
Form von Analogsignal erzeugen, dazu musst du ja mehrere Flanken mit
unterschiedlicher länge glätten. Deshalb musst du die Frequenz aus
deiner Rechnung nochmal durch die Anzahl der benötigten Flanken für eine
Periode deines Signals teilen.
@ Wastl
Ich errinnere mich nur mit Grauen an Pspice, denn dies wurde in der
Ausbildung mal angeschnitten, aber leider nicht verständlich
vermittelt:(
Ich habe die Simulation mit Crocodile Physiks probiert und dort 2
Tiefpassfilter hintereinander gehangen...10k und 100nf. Dadurch erreiche
ich natürlich nicht die benötigte Ausgangsleistung, aber wäre es eine
Möglichkeit, dass ich vor den Ausgang noch einen TS912 hänge? +
Wäre dieser (dank r2r) in der Lage den kompletten Bereich von 0V bis 5V
auszugeben?
>Wäre dieser (dank r2r) in der Lage den kompletten Bereich von 0V bis 5V>auszugeben?
Wenn deine Versorgungsspannung höher als 5V liegt, dann ja. Allerdings
sollte sogar der Controller in der Lage sein 10mA zu treiben.
Welche Last schließt du denn da an? Hast du die 500R gemessen?
Im aktuellen Test waren 2 Tiefpassfilter hintereinander geschalten in
der konfiguration 10k + 100nF. Der PWM-Ausgang wurde ohne Prescaler
verwendet
((3686400[QUarz@Atmega] / 256[8Bit-Auflösung] / 2[Flanken]) = 7200Hz ?!?
Messe ich mit dem Multimeter nach, erhalte ich genau (naja +Offset von
0,02V) die Spannungswerte die ich erwarte.
Schließe ich diese jetzt jedoch an ein GPS-Gerät mit analogen Eingängen
an, so fällt die Spannung drastisch ab von z.B. Vorher 4,96V auf
ungefähr 2V.
Ich habe die 500Ohm nur grob überschlagen, da die mA-Messung an meinem
Multimeter defekt ist.
Vorhher wurde das Ganze mit einem R2R-Netzwerk(R=690Ohm) gemacht und hat
tadellos funktioniert
Wenn du die grenzfrequenz des tiefpasses(R-C) auf die frequenz der
grundwelle des 50% PWM Rechtecksignal legst, hast du eine unterdrueckung
der grundwelle von 3dB oder(1/sqrt(2)). Das wird oft nicht reichen.
Entweder du schiebst die grenzfrequenz weiter hinunter, erhoest die pwm
frequenz, oder verwendest einen filter mit steilerem cutoff(naah).
Wieso wird die grundfrequenz verwendet? Die oberwellen der
Rechtecksfunktion haben kleinere amplitude und liegen bei hoeheren
frequenzen, werdern also staerker gedaempft. Wieso bei 50%? Hier ist die
frequenz am niedrigsten (man moege sich die fourier zerlegungen in einer
gaengigen formelsammlung ansehen).
(3686400 / Prescaler) / 256 passt also schon. Was gefehlt hat ist der
erwuenschte daempfungsfaktor.
Bin mir schnell bei einem Kollegen ein Multimeter leihen gegangen um die
Ströme die der Analog-Eingang zieht messen zu können: 0,2mA -.-
Wieso werden die Spannungswerte dann so weit runtergezogen?
Wenn ich einen Tiefpass entferne steigt der Spannungswert von 1,46V auf
1,77V...bei einem Dutycycle(?) von 50% müsste dieser aber bei 2,5V
liegen.
Ich habe das Layout nun geändert und bitte um eure Absegnung:
JE PWM-Ausgang ZWEI Tiefpassfilter hintereinander mit 10kOhm und 100nF
(Dimensionierung so ok?)
An dieser geglätteten Spannung hängt dann ein TS912, dessen Output
direkt an das GPS-Gerät gehangen wird...zusätlicher Kodensator am
Ausgang benötigt?
Der invertierte Eingang des AMP ist mit dem Output verbunden(Follower).
Am nicht-invertierendem Eingang das geglättete PWM-Signal.
NickNack schrieb:> zusätlicher Kodensator am> Ausgang benötigt?
Erst mal wäre ein grafisches Schaltbild statt Prosa willkommen. Sonst
versteht jeder was anderes und die meisten was falsches. Könnte mir auch
passiert sein ...
Grundsätzlich zur Frage nach einem C an einem OPA-Ausgang: nein, führt
meist zu Schwingneigung. Wenn doch notwendig, dann einen kleinen
Widerstand in die OPA-Ausgangsleitung setzen, je nach Typ sollten schon
50...100Ω reichen.
NickNack schrieb:> zusätlicher Kodensator am Ausgang benötigt?
Ob das GPS-Gerät ein C am Eingang benötigt, weiß ich nicht. Aber ein
Kondensator direkt am Ausgang eine Op-Amp kann ihn zum Schwingen
bringen. Daher:
- am Besten kein kondensator
- wenn benötigt, dann Längswiderstand + Kondensator. Ob das dann
allerdings dimensionierbar ist? Zu klein: OP kann schwingen; zu groß:
Spannung am GPS wird ev. zu klein.
Du hattest den TS912 ja schon erwähnt - hatte ich übersehen. Wie weit er
am Ausgang an die Rails kommt, hängt von Deiner Last ab. Wenn Deine Last
nur nach GND geht, wirst Du 0V aber nicht ganz +5V erreichen.
Gruß Dietrich
Edit: HildeK hat das meiste ja schon gesagt.
NickNack schrieb:> JE PWM-Ausgang ZWEI Tiefpassfilter hintereinander mit 10kOhm und 100nF
Das ist nicht besonders effektiv, wenn du an einem steilen Übergang
interessiert bist. Guck dir mal Tschebyscheff Filter an.
Von TI gibt es das Filterdesigntool FilterPro zum durchrechnen von
aktiven Filtern
http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/filterpro.html
