Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Phasenverschiebung -90 bis -180° erzeugen


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von Frank M. (Gast)


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Hi zusammen,

ich versuche eine Schaltung zur Erzeugung eines FBAS-Signals zu 
designen. Hierzu wird ein 4,433 MHz Sinus erzeugt und über die 
Phasenlage zu einem Referenz-Signalblock wird die Farbe entschieden.

Als Referenzfrequenz-Generator möchte ich einen einfachen 
Quarzoszillator nehmen und das anloge Signal anschließend 
Phasenverschieben und verstärken.

In meiner ersten vereinfachten Version bin ich davon ausgegangen, dass 
die Frequenz durch eine Signalquelle gegeben ist und ich diese nicht 
erzeugen muss. Mit Hilfe des OPVs (s. Anhang) kann ich die Phasenlage 
zwischen -90° und -180° verschieben. Es handelt sich bei dieser 
Schaltung weder um einen Integrator noch um einen Tiefpass, leider kenne 
ich auch keinen Begriff zu dieser Schaltung. R1 und C1 würde ich hier 
als konstant ansehen und R2 sowie R5 über analoge Schalter (TS3A4751 von 
Texas Instruments) verändern (Reihenschaltung von Widerständen, 
überbrückbar über analoge Schalter). Somit würde ich an dieser Stelle 
zwei dieser Schalter verwenden. Der erste erlaubt es mir den 
Serienwiderstand zu C1 zu verändern und hat somit einen postivien 
Einfluss auf die Spannung und einen negativen auf die Phase (bei 
Verringerung des Widerstandswertes). Der zweite verändert den 
Parallelwiderstand R5, welcher einen negativen Einfluss auf Spannung und 
Phase hat (bei Verringerung des Widerstandswertes).

Als Operationsverstärker habe ich hier den TL081 gewählt. Für die 4,433 
MHz würde es bspw. ein LMP2021 werden. Mir geht es zur Zeit erst einmal 
um das Prinzip. Die Verstärkung insgesamt ist optimalerweise immer 1.

Ich versuche gerade den mathematische Ansatz dieser Schaltung zu 
beschreiben und scheitere kläglich. Leider hat mir weder Google noch 
Beiträge des Forums ausreichend geholfen. Entweder habe ich die falschen 
Begriffe gesucht oder ich habe sonst irgendwo einen Hänger :-) Ich würde 
mich sehr freuen, wenn mir jemand hier helfen könnte, oder aber einen 
besseren Ansatz für die Phasenverschiebung hat.

Viele Grüße und besten Dank,

Frank

von ArnoR (Gast)


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> Mit Hilfe des OPVs (s. Anhang) kann ich die Phasenlage
> zwischen -90° und -180° verschieben. Es handelt sich bei dieser
> Schaltung weder um einen Integrator noch um einen Tiefpass

Genau, es handelt sich hier um Murks. So eine Schaltung kann maximal 90 
Grad Phasenverschiebung definiert machen, der Rest kommt vom 
überforderten OPV.

> Die Verstärkung insgesamt ist optimalerweise immer 1.

Nein, die ist bei niedrigen Frequenzen -2 und bei hohen etwa -1,43.

> einen besseren Ansatz für die Phasenverschiebung hat.

Allpass.

von Viktor N. (Gast)


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Die Bandbreite des OpAmp sollte die 4MHz um einiges Uebersteigen. Also 
nichts mit LMP2021, der hat nur 5MHz GBW. Nimm was Schnelleres.

von Frank M. (Gast)


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Besten Dank für beide Tipps!!!!

Ich habe mein Lösung angehängt. Wenn es mal jemand benötigt. Der 
Widerstand R3 kontrolliert die Phase.

Viele Grüße,

Frank

von Viktor N. (Gast)


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Nein. Denn 200MOhm sind schrott und der TL082 auch. zu langsam.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Viktor N. schrieb:
> Denn 200MOhm sind schrott
Dann mach da was anderes rein...

> und der TL082 auch. zu langsam.
Viel zu langsam für die ursprünglichen 4,433 MHz, aber immer noch 
ausreichend schnell für die simulierten 4,433 kHz...   :-o

von Viktor N. (Gast)


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Eine brauchbare Aussage waere zB mit einem 1nF und einem Pot von 20k 
erreicht man bei 20k eine Phase von 150 Grad und bei 5k ist sie bei 45 
Grad.

von Wolfgang H. (Firma: AknF) (wolfgang_horn)


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Hi, Frank,

> ich versuche eine Schaltung zur Erzeugung eines FBAS-Signals zu
> designen.

Basteln macht Spass. Noch mehr Entwurf und Bau einer neuartigen 
Schaltung - bis Erprobung und Fehlersuche die Spassfähigkeit einer 
Belastungsprobe unterziehen.

Aber nicht unbedingt die 1001. Erfindung des Rades.

Im Anhang für Dich das Datenblatt des MC1377 "Color Television RGB to 
PAL/NTSC-Decoder".
Da siehst Du den Stand der Technik mit einem Quadraturmodulator vor 
einer ganzen Generation.

Es ist gut möglich, dass ein Phasenschieber mit OpAmp heute auch eine 
akzeptable Farbqualität erzeugen kann.

Ciao
Wolfgang Horn

von Frank M. (Gast)


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Hi Viktor, Hi Lothar,

Der 200 MOhm Widerstand war nur für die Simulation, um die 180° zu 
sehen. Ich habe in https://www.circuitlab.com/editor/ simuliert und habe 
erst die Funktion zum manuellen Editieren der Werte nicht gefunden. 
Deswegen habe ich mit dem TL082 und 4.433 kHz versucht das Prinzip zu 
simulieren. Der TL082 ist nach reichelichem Ausprobieren zu einem 
OPA1604 geworden.

Hier das Resultat meiner Versuche:
https://www.circuitlab.com/circuit/qbk8vw/phase_signal/
Die "variablen" Widerstände werden im Endergebniss noch durch eine 
ähnliche Schaltung, wie des DACs unten aufegebaut. Sprich vier analoge 
Schalter mit Widerständen. Evnetuell werden hier nur drei Schalter mit 
Widerständen gebrückt, um die 180° erreichen zu können. Da muss ich noch 
einmal ddrüber nachdenken.

Hi Wolfgang,

Mir geht es hier weniger drum irgendwas fertiges zu nehmen. Meine 
Intension war wirklich von Grundauf das TV-Signal zu verstehen. Deswegen 
habe ich mir die einzelnen Schritte mal genauer angesehen. Wenn ich in 
diesem Fall einen fertigen Encoder nehme, kann ich mir auch mein 
Sat-Gerät von aussen ansehen :-D. Ohne, dass das jetzt böse gemeint ist.
In modernen Schaltungen werden normalerweise Video-DACs verwendet, 
welche über zugehörige DSPs angesteuert werden. Wer möchte kann auch 
einen OMAP oder ähnliches nehmen, da ist die komplette Unit für 
HDMI+HDCP drin. Das war aber, wie gesagt, nicht meine Intension. Viel 
mehr das Verstehen und Umsetzen einer Lösung die Analog das gleiche 
schafft. Von meiner Natur aus bin ich erst mal Sofwareker. MSP430, 
Cortex-M ist mein tägliches Brot, aber die Analog-Seite kann einen vor 
ebenso interessanten Herausforderungen stellen.


Noch einmal Danke für die Hinweise!

Viele Grüße,

Frank

von Wusel D. (stefanfrings_de)


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Na ich weiss nicht. Um das TV Signal zu verstehen muss ich nicht 
entsprechende Schaltungen nachbauen. Vor allem nicht vor dem 
Hintergrund, dass heutzutage digitale Video Übertragungen angesagt sind.

Du hast hoffentlich nicht vor, das Farbsignal mittels Verzögerungleitung 
zu erzeugen? http://de.wikipedia.org/wiki/Verz%C3%B6gerungsleitung

Wenn Du schon analog Phasenverschiebungen erzeugst, müsstest Du auch so 
konsequent sein, so ein Teil nachzubauen. Denn in jedem anständigen 
analogen Fernseher war sowas drin.

von Frank M. (Gast)


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Eigentlich war es nicht meine Intension eine Grundsatzdiskission 
auszulösen, ob es sich lohnt, solch eine Schaltung aufzubauen oder 
nicht. Aber naja:

Da ich aus der digitalen "Ecke" komme, habe ich mich gefragt, wie 
aufwendig es wäre, ein Microcontroller dazu zubekommen, ein 
vollständiges Fernseh-Bild in Farbe zu generieren und habe versucht mich 
mittels Google und Wiki zu dem Thema einzulesen. Nein, ich habe mir 
bewusst kein Buch zu dem Thema gekauft. Ich mag es einfach meine eigenen 
Ideen irgenwo einflißen zu lassen.

Mein alter Monitor hat genau einen S-Video Eingang und zwei weitere 
Chinch für Audio (Amiga-Zeit). Ich wollte genau diesen nutzen und einen 
Mikrocontroller anhängen umm hiermit Bilder zu erzeugen. Für mich ist 
das einfach nur ein Experiment, in dem ich versuchen will etwas total 
sinnfreies zu machen.

Wenn etwas Phasenverschoben werden muss denke ich als erstes an einen 
Kondensator, eine Spule, einen Filter. Da die Frequenz von 4.433 MHz fix 
ist habe ich mir dies recht einfach vorgestellt und mit meiner 
"Murks"-Schaltung, wie sie oben betitelt wurde, angefangen. Wie bereits 
festgestellt kann diese so nicht verwendet werden, weil sie den OPV 
überfordert. Allerdings gab mir Arno auch den Hinweis für eine bessere 
Lösung: Allpass. Somit habe ich einen Allpass aufgesetzt, welcher die 
Randbedingungen erfüllt und einen weiteren OPV als Inverter vorgesehen 
um zwischen den ersten und den zweiten 180° hin- und herschalten zu 
können.

Für mich ist das ganze ein Ex-Kurs in die Analogtechnik, die ich in den 
letzten 6 Jahren stark vernachlässtigt habe.
Ich verstehe allerdings nicht, warum man sich derart für eine Frage 
rechtfertigen muss.
Wäre es besser gewesen, wenn ich geschrieben hätte: "Ich habe einen 
alten Analogmonitor der nur einen S-Video Eingang hat und möchte auf 
diesem ein Farbbild mit einem Mikrocontroller generieren. Ich möchte 
ausserdem meine eigenen Überlegungen in das Projekt einfließen lassen 
und möglichst wenig fertige Bauteile verwenden."? Dann stelle ich die 
Frage halt so.

Ich kann gerne jedem Erklären wie das Clocking-System des MSP430 
funktioniert, wie die ISR-Handling eines Cortex-M Controllers abläuft, 
was Tailchaining ist, wie man eine FFT in Assambler optimiert, was ein 
Barrel-Shifter ist, aber bei analog tue ich mir nach wie vor schwer. 
Wenn ich Motoren ansteuern soll nehme ich am liebsten Schrittmotoren 
(ihr dürft raten warum...). Aber dieses mal wollte ich bewusst etwas 
analoges aufbauen.

Wie auch immer, ich wollte niemanden auf die Füße treten und hoffe, dass 
die Aussage ausreicht um die Grundsatzdiskussion zu beenden, ob die 
Schaltung Zeitgemäß, sinnvoll oder sonstiges ist.

Viele Grüße und besten Dank,

Frank

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Der gute alte Apple][ machte seine Farbe einfach durch einen Taktquarz, 
der das vierfache des amerikanischen Farbträgers 3,579545 MHz war. Für 
den europäischen Markt musste er dann umkonstruiert werden.
http://de.wikipedia.org/wiki/Apple_II#Grafik

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