Peaks in Gleichspannung nach Tiefpass für PWM

[So lala (Gast)]

Ich möchte mit einer PWM (10kHz) einen Operationsverstärker ansteuern, 
allerdings soll dieser direkt eine Gleichspannung als Mittelwert der PWM 
am Eingang erhalten.
Da so ein OP-Eingang ja sehr hochohmig ist, habe ich einfach einen 10k 
Widerstand mit einem Kondensator in Reihe geschaltet und dazwischen 
meine Gleichspannung abgegriffen.
Die Spannung der PWM beträgt 5V.
Mit bis zu 100nF ist der Ripple am OP-Eingang noch zu hoch, also nutze 
ich 1µ.
Wenn ich mir dann aber den AC-Anteil der Gleichspannung angucke, habe 
ich extreme Peaks in den Ein- und Ausschaltmomenten der PWM (etwa 
100mV).

Um die Ursache zu finden, hab ich jetzt schon alles zerrupft...
Die PWM ist ein sauberes Signal, nur minimale Überschwinger. Ich hab den 
reinen Tiefpassfilter auf einem extra Steckbrett aufgebaut, so kurze 
Leitungen verwendet wie irgendwie möglich, alle möglichen Kondensatoren 
getestet (1µ Folie, 1µ Keramik, 10µ Folie, 10µ Elko, 10µ Elko + 100n 
Keramik) und trotzdem habe ich diese Spannungspeaks in den 
Schaltmomenten!

Die Spannungen messe ich mit einem Oszi vor und nach dem Widerstand.
Wenn ich den Tastkopf vor dem Widerstand (also mit dem PWM-Signal) 
abklemme, sinken die angezeigten Peaks in der Gleichspannung sichtbar, 
aber nur etwa auf die Hälfte.
Da ich dachte, es liegt vielleicht am Oszi, das die Kanäle nicht ganz 
sauber trennt, hab ich schon das Uni-T gegen ein Tektronix getauscht, 
macht aber keinen Unterschied ;/

Hat jemand eine Idee, wo mein Fehler liegt?

Viele Grüße

[Uwe (Gast)]

Tja die Welt ist halt nicht ideal. Signal filtern mit RCL.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

So lala schrieb:
> Hat jemand eine Idee, wo mein Fehler liegt?
Vermutlich ein Messfehler. Miss einfach mal ein paar Massepunkte in 
derine Schaltung (ja, richtig: Masse gegen Masse). Was siehst du dann?

> Um die Ursache zu finden, hab ich jetzt schon alles zerrupft...
Zeig mal ein Foto von deinem Aufbau (incl. angeschlossener Messklemmen).

[So lala (Gast)]

Tatsächlich, wenn ich den Tastkopf ebenfalls an Masse halte, habe ich 
die gleichen Peaks... Also muss das deine Einstreuung im Tastkopf sein, 
aber es fließt ja nahezu kein Strom! Ich dachte so ein "Übersprechen" 
erhält man nur, wenn auch große Ströme fließen...

Im Anhang ist trotzdem nochmal ein Bild vom Aufbau.

Viele Grüße

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

So lala schrieb:
> Ich dachte so ein "Übersprechen"
> erhält man nur, wenn auch große Ströme fließen...
Nein, es reichen auch einfach steile Schaltflanken irgendwo in der 
Schaltung.

> Also muss das deine Einstreuung im Tastkopf sein,
Eher der Aufbau: der schwarze Draht ist gleichzeitig eine Spule, und 
Spulen lassen kurze Stromspitzen nur zäh durch...

[Kai K. (klaas)]

Der Fehler ist, daß das PWM-Signal eine so lange Reise bis zu deinem 
Steckbrett unternehmen muß, ohne im geringsten vorgefiltert worden zu 
sein. Mach ein RC-Tiefpaß direkt dort, wo du die PWM erzeugst und 
übertrage grundsätzlich nur ein so vorgefiltertes PWM-Signal!

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Kai Klaas schrieb:
> Mach ein RC-Tiefpaß direkt dort, wo du die PWM erzeugst und
> übertrage nur ein solches vorgefiltertes PWM-Signal!
Nun, das scheint mir hier ein Signalgenerator zu sein. Ich könnte mir 
aber auch vorstellen, dass hier noch irgendeine Masseschleife mitspielt.

So lala schrieb:
> hab ich schon das Uni-T gegen ein Tektronix getauscht
Das ist allerdings ein sinnvoller Schritt...  ;-)

[Der Analoge (Gast)]

Ja, die PWM kommt zur Zeit von einem Signalgenerator. Wie soll ich da 
einen Tiefpass direkt da vor basteln? Ich hab schon zur kürzesten 
BCN-Leitung gegriffen ;)

Ich werd das heute nochmal aufbauen und nachschaun, ob ich irgendwie die 
Einwirkungen einer Masseschleife unterbinden kann.

[So lala (Gast)]

Ich habe nun mal den Funktionsgenerator mit einem Trenntrafo 
angeschlossen, brachte aber keinen Unterschied.

Anbei ein Oszibild: Blau ist das Rechtecksignal, Gelb der AC-Anteil der 
"getiefpassten" Spannung.
Aus welchem Grund schwingt denn die Spannung am Tiefpass so stark?

Viele Grüße

[Ronnie (Gast)]

10ns pro Haeuschen... das waeren dann Frequenzen von 50MHz oder hoeher, 
abhaengig vom Scope, das man verwendet. Diese kriegt man vielleicht 
etwas kleiner wenn man eine richtige Leiterplatte verwendet. Und 
Kondensatoren, die bei dieser Frequenz auch Kondensatoren sind. Mit 
Steckplatte ist da nichts. Das waeren dann 10nF Keramik, der Rest der 
Liste bringt da nichts mehr.
Ich hatte mal einen Schaltregler, der hatte solche Schaltspikes mit 
Frequenzen, die 600MHz ueberstiegen. Gemessen mit einem 1 GHz Scope.
Das Einzige, das man machen kann sind weichere Flanken. Das geht bei 
einzelnen FETs, indem man die Miller- und Source-Emmiter Kapazitaet 
erhoeht. Bei fertigen Treibern geht das nicht.

[Achim M. (minifloat)]

Ronnie schrieb:
> Das Einzige, das man machen kann sind weichere Flanken.

In Serie zum Signalgenerator-Ausgang noch ein kleines Ferritkernchen?

[So lala (Gast)]

Ich habe jetzt Kondensator und Widerstand mit sehr kurzen Beinchen 
zusammengelötet und ohne Zuleitungen direkt an die Kontakte von einem 
BNC-Stecker am Funktionsgenerator gehalten. Die Schwingungen sind auf 
Vss<20mV gesunken, es liegt also wirklich an den Induktivitäten der 
Zuleitungen.
Dann muss ich das im Testaufbau so hinnehmen, auf der Platine achte ich 
einfach darauf, dass die betroffenen Leiterbahnzüge so kurz wie irgends 
möglich werden.

[Udo S. (urschmitt)]

So lala schrieb:
> Aus welchem Grund schwingt denn die Spannung am Tiefpass so stark?

So stark?
Deine AC auf Kanal 2 hat den Faktor 100 größere Empfindlichkeit!
Mach mal das was Ronnie und Joachim vorschlagen und verabschiede dich 
von der einfachen U=I*R Welt im höheren Megahertz-Bereich.
Da ist jeder Kondensator ja jeder Widerstand schon selbst ein 
Schwingkreis.

[Kai K. (klaas)]

>Dann muss ich das im Testaufbau so hinnehmen

Nein mußt du nicht. Wenn du wirklich die PWM von einem Signalgenerator 
geliefert bekommst, dann mußt du diesen auch richtig anschließen. In der 
Regel hat das Teil einen 50R Ausgang zum Treiben von 50R Kabeln. Also 
nimm bitte ein solches, schließe es auf der Seite des Testaufbaus mit 
50R ab und speise hieraus dein RC-Filter. Dann sieht die Geschichte 
schon deutlich anders aus.

Oder, du ordnest einen RC-Tiefpaß direkt am Ausgang des Signalgenerators 
an. Dann kannst das vorgefilterte Signal zu deinem Steckbrett führen. 
Ist die Leitung sehr kurz, kannst du zwei Drähte nehmen, die du 
verdrillst. Ist die Leitung länger solltest du wieder abgeschirmtes 
Kabel verwenden.

Aber mit zwei unverdrillten Drähtchen und nicht vorgefiltert geht 
einfach garnicht nicht. Du hast es hier schließlich mit HF zu tun und 
das erfordert einen HF-mäßigen Aufbau.

[Martin (Gast)]

Was hier fehlt  ist  der WIderstandswert
des RC-Filters.

Klingt alles so als  ob R zu klein  ist.