Moin Moin liebe Schaltungsprofis, ich habe ein kleines Problem bei meinem phasenempfindlichen Gleichrichter. Im Grunde soll er die Phasenverschiebung zwischen zwei Signalen in ein Gleichspannungssignal umwandeln. V3 bildet dabei das Referenzsignal und je nachdem wie die Phasenlage von V6 ist, wird die Spannung über C2 positiv oder auch negativ. Befinden sich beide Signale in Phasen, soll sie Spannung 0V betragen. Aber genau hier liegt der Kasus Knacktus. Denn hier habe ich einen Offset von ca. 560mV. Daher hier nun die Frage, wie ich diesen Fehler so weit wie möglich korrigieren kann. Es müssen nicht exakt 0V rauskommen, aber eine Reduzierung des Offsets um den Faktor 10 wäre schon wünschenswert. Vielen Dank für alle Hinweise und Ideen Dirk
Warum ist die Schaltung so asymmetrisch? Ich würde einfach erst beide Signale zu Rechtecken umformen (z.b. mit Komparatoren) und diese dann mit einem XOR vergleichen. Dahinter dann Joch ein RC-Glied und fertig. Das Vorzeichen (vor bzw. nacheilend) liesse sich mit einem Flipflop aus den beiden Rechtecksignalen gewinnen.
J1 wird falsch angesteuert und ist falsch angeschlossen. Bedenke dass zwischen Gate und Source und zwischen Gate und Drain eine Sperrschicht(=Diode) ist. Ersetze J1 durch einen idealen Schalter "sw". Wenn das dann funktioniert kannst du dir überlegen wie du J1 richtig anschließen und ansteuern musst.
Hallo d&g, wie gefordert hier die Bilder. V3 ist nichts weiter als ein Sinus mit einer Amplitude von 10V und 1k Hz. An dem Eingang des OPV U2 sieht man sehr schön, dass die negative Flanke nicht so steil ist, wie die positive. Helmut S. schrieb: > J1 wird falsch angesteuert und ist falsch angeschlossen. > Bedenke dass zwischen Gate und Source und zwischen Gate und Drain eine > Sperrschicht(=Diode) ist. Das erklärt einiges. Aber selbst, wenn ich den JFet durch zwei anti parallel geschaltete MosFets mit vorgeschalteten Dioden ersetze, bleibt das Problem bestehen. Einen idealen Schalter will ich nicht verwenden, denn bei einem späterem Aufbau und einer angestrebten Frequenz von 100kHz (natürlich mit anderen OPVs) geht es ohne Halbleiterschalter nun einmal nicht.
Hallo Dirk, Ich meine, viel isses ja nicht. Du hast ein 10V Signal und 500mV Offset sind 5%. >An dem Eingang des OPV U2 sieht man sehr schön, dass die negative Flanke >nicht so steil ist, wie die positive. Ist U3 ein 90' Phasenschiebener ? Wie das aussieht, und wenn man die Flanke noch anschaut, sind es eben keine 90.0'. Kannst Du man anstatt U3 einfach an U1 direkt einen Sinus einspeisen, der 90' verschoben ist ? Besser ein Rechteck. Besser ein Rechteck direkt am FET.
So wie das Bild aussieht, ist die Phasenverschiebung nicht ganz 90 Grad - entsprechend hat man auch nicht ganz 0 als Spannung. Eine zusätliche Phase kommt z.B. durch die Endliche Slew Rate von U1 zustande. In die Andere Richtung geht der 1 M Widerstand an U3 Der JFET sollte keine Positive Spannung bekommen - jedenfalls nicht so viel, das ein nennenswerter Strom fließt.
Schon 10pF sind bei 100kHz gerade mal 160kOhm. Deshalb sind deine 22kOhm am +Eingang des Opamps U2 zu hochohmig. Vielleicht ein anderes/besseres Prinzip nehmen.
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>An dem Eingang des OPV U2 sieht man sehr schön, dass die negative Flanke >nicht so steil ist, wie die positive. Genau diese Flanke halte ich für am realistichsten simuliert. Die andere ist zu steil. Ich hab mal Eingang_Plus_U2.png vermessen. Das hat eine zeitliche Auflösung von ca. 1.9µs. Wenn der LT1007 eine Slew Rate von 1.7-2.5V/µs hat. dann müsste die Flanken eine Ranpe von ca. 4-6 Pixel Breite bilden. Das trifft für die erste in etwa zu, die andere ist viel zu steil.
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d&g schrieb: > Ist U3 ein 90' Phasenschiebener ? U3 ist nichts weiter als ein Integrator und sorgt somit für eine Verschiebung von 90° und das schafft er bei einer Frequenz von 1kHz sehr gut. Ich habe spaßeshalber mal eine Spannung gleicher Frequenz und Amplitude mit einer Phasendrehung von 90° darüber gelegt. Die Phasen stimmen überein. Helmut S. schrieb: > Schon 10pF sind bei 100kHz gerade mal 160kOhm. Deshalb sind deine 22kOhm > am +Eingang des Opamps U2 zu hochohmig. Die Bauteile wie auch die OPVs müssen natürlich bei einer anderen Frequenz angepasst werden. Aber wenn es bei 1kHz schon nicht zufriedenstellend klappt, wird es bei 100kHz voll in die Hose gehen. Darum lieber erst einmal langsam anfangen. Helmut S. schrieb: > Vielleicht ein anderes/besseres Prinzip nehmen. Das ist das einzige was mir eingefallen ist. Die Schaltung zeigt mir an ob induktiv oder kapazitiv und der Betrag der Spannung gibt Aussage über die Größe des Winkels. Wenn dir eine Topologie einfällt die das gleiches leisten kann, würde ich mich darüber freuen, wenn du sie mir mitteilen könntest. Detlef Kunz schrieb: > Genau diese Flanke halte ich für am realistichsten simuliert. Die andere > ist zu steil. Ich habe mal zum Spaß die OPVs gegen LT1213 getauscht, aber das Problem besteht weiter. Je nachdem welchen JFet ich verwende, wird das Problem schlimmer oder besser. Also müsste der Fet für das Problem verantwortlich sein. Vielen Dank an alle, die sich für mein Problem interessieren :D
benutze mal U2 nur als invertierenden Verstärker und schalte mit einem Analogschalter (z.B. DG419) zwischen V3 und dem invertierten Signal um. am Ausgang des Analogschalters dann den Tiefpass.
Die Erzeugung und Verarbeitung steiler Flanken mit Opamps, wie es in dieser Schaltung geschieht, ist imm er ein ganz schwieriges Thema, wenn man zudem auch noch eine hohe Genauigkeit erwartet. Die kritischen Bauteile sind vor allem U1 und U2. Mit schnelleren Opamps kannst du das Ergebnis verbessern. Für U1 wäre ein richtiger Komparator sowieso die bessere Wahl.Bei 100kHz statt 1kHz wird es aber sogar mit den schnellsten Opamps, die es überhaupt gibt, sehr schwierig, da sich bei den extrem steilen Flanken parasitäre Kapazitäten stark bemerkbar machen. Auch zieht der FET in eingeschaltetem Zustand die Spannung am nichtinvertierenden Eingang von U2 nicht sauber auf 0. Zudem dauert das Ausschalten länger als das Einschalten, weil dabei parasitäre Kapazitäten über R4 umgeladen werden müssen. Man kann zwar R4 kleiner machen, dann hat der FET aber noch mehr Schwierigkeiten, die Spannung auf 0 zu ziehen. Bei Lothars Vorschlag von oben heben sich die Laufzeiten der Komparatoren weitgehend auf, so dass zumindest bei gleicher Amplitude der beiden Eingangssignale wesentlich genauere Ergebnisse zu erwarten sind. Evtl. solltest dein Vorhaben noch einmal in seiner Gesamtheit betrachten und überlegen, ob dur wirklich eine analoge Phasendetektionsschaltung brauchst, oder ob man das Ganze nicht auch digital realisieren kann, oder ob vielleicht sogar das Gesamtkonzept geändert werden sollte. Roland L. schrieb: > benutze mal U2 nur als invertierenden Verstärker und schalte mit einem > Analogschalter (z.B. DG419) zwischen V3 und dem invertierten Signal um. > am Ausgang des Analogschalters dann den Tiefpass. Ja, damit bekommt man die steilen Eingangsflanken von U2 weg, und das FET-Problem ist ebenfalls beseitigt. Wenn man dann für U1 noch einen schnellen Komparator nimmt, geht die Sache sicher schon in die richtige Richtung. Woher kommen denn die beiden Signale überhaupt? Sind sie immer sinusförmig? Ist die Frequenz immer ungefähr 100kHz, oder muss ein größerer Frequenzbereich abgedeckt werden? Ist die Amplitude immer etwa 10V (oder zumindest konstant)? Können die Signale auch verrauscht sein?
> Wenn dir eine Topologie einfällt die das gleiches leisten kann, würde
ich mich darüber freuen, wenn du sie mir mitteilen könntest.
Wie wäre es mit zwei Komparatoren plus digitalem Phasendetektor. Das
funktioniert auch mit 100kHz hervorragend.
Elektor hatte mal ein 'digitales Phasenmessgerät' was genau das tat ... Vielleicht mal nach googlen, sonst muss ich mal nach der Hardcopy schauen ... Gruß Jobst
Yalu X. schrieb: > Woher kommen denn die beiden Signale überhaupt? Sind sie immer > sinusförmig? Ist die Frequenz immer ungefähr 100kHz, oder muss ein > größerer Frequenzbereich abgedeckt werden? Ist die Amplitude immer etwa > 10V (oder zumindest konstant)? Können die Signale auch verrauscht sein? Das eine Signal wird direkt über dem dem Ausgang eines Wechselrichters mit H-Brücke abgegriffen, bei dem die Leistungsregelung mittels Phase-Shift erfolgt. Max Amplithude 400V. Das andere Signal wird über einem Parallelschwingkreis abgegriffen und ist sinusförmig, allerdings ist die Amplitude variabel. Der Wechselrichter soll mit der Resonanzfrequenz des Schwingkreises betrieben werden und diese ggf. nachregeln. Dabei soll die Frequenz irgendwo zwischen 50 und 100 kHz liegen. Amplitude 70-10V. Dabei ist es vollkommen unerheblich welches Signal ich als Referenz verwende. Ich will lediglich erfassen wie die Phasenlage zwischen beiden Signalen ist. Jobst M. schrieb: > Elektor hatte mal ein 'digitales Phasenmessgerät' was genau das tat Ich habe gesucht, bin aber leider nicht fündig geworden. Frohe Weihnachten an alle Dirk
wenn du nur die Phasenlage wissen willst, ist eine Digitalschaltung besser. Ich dachte eher an eine Leistungsmessung oder so was, wo die Amplitude auch eingehen soll. mit einem CD4046 müsste das gehen.
Roland L. schrieb: > mit einem CD4046 müsste das gehen. Und nach 2 Tagen schließt sich der Kreis und da sieht der Phasenvergleicher (zumindest der Phasenkomparator 1) genau so aus: Beitrag "Re: Phasenempfindlicher Gleichrichter" ;-)
Dirk Bösche schrieb: > Jobst M. schrieb: >> Elektor hatte mal ein 'digitales Phasenmessgerät' was genau das tat > > Ich habe gesucht, bin aber leider nicht fündig geworden. Ich werde heute Nacht mal suchen ... Gruß Jobst
Jobst M. schrieb: > Ich werde heute Nacht mal suchen ... Musst du nicht unbedingt machen. Interessant wäre es sicherlich, aber ich glaube ich nehme den 4046. Roland L. schrieb: > mit einem CD4046 müsste das gehen. Kurzer Blick ins Datenblatt => Ne, das viel zu einfach. Ein fertiges IC kann ja jeder nehmen. Spaß bei Seite. Danke für die Info.
Dirk Bösche schrieb: > Jobst M. schrieb: >> Ich werde heute Nacht mal suchen ... > > Musst du nicht unbedingt machen. Interessant wäre es sicherlich, aber > ich glaube ich nehme den 4046. > > Roland L. schrieb: >> mit einem CD4046 müsste das gehen. > > Kurzer Blick ins Datenblatt => Ne, das viel zu einfach. Ein fertiges IC > kann ja jeder nehmen. Spaß bei Seite. Danke für die Info. Es gibt einen 74er, da ist schon alles drin, ist aber noch einfacher. Kurt
Hier ist der ganze Artikel ... Der 4046 ist im übrigen doch nicht drin ... Gruß Jobst
Jobst M. schrieb: > Hier ist der ganze Artikel ... Vielen vielen lieben Dank für deine Mühen. Habe den Artikel erst einmal nur überflogen. Aber ich finde ihn sehr interessant und werde mir sicherlich das ein oder andere abschauen oder vielleicht sogar das Gerät als solches nachbauen. Stellt sich mir aber noch eine abschließende Frage. Wie reagieren wohl der 4046 oder die Schaltung des Phasenmeters auf ein Phase-Shift PWM Signal wie oben angehängt.
Dirk Bösche schrieb: > Stellt sich mir aber noch eine abschließende Frage. Wie reagieren wohl > der 4046 oder die Schaltung des Phasenmeters auf ein Phase-Shift PWM > Signal wie oben angehängt. Auf eine der Flanken werden sie wohl schon reagieren. Ich würde ein Filter und einen ST dazwischen setzen. Gruß Jobst
> Stellt sich mir aber noch eine abschließende Frage. Wie reagieren wohl
der 4046 oder die Schaltung des Phasenmeters auf ein Phase-Shift PWM
Signal wie oben angehängt.
Dieses Signal musst du erst filtern damit daraus ein Sinus wird. Ohne
Filter wird das nichts.
Dirk Bösche schrieb: > Wie reagieren wohl > der 4046 oder die Schaltung des Phasenmeters auf ein Phase-Shift PWM > Signal wie oben angehängt. der 4046 wird kaputtgehen. 100V sind zu viel :) du musst erstmal ein ordentliches Digitalsignal draus machen. zu dem Filter und Schmitt-Trigger würde ich noch für beide Signale einen :2 Teiler einbauen, dann hast du Signale mit exakt 50% duty-cycle sehe ich das richtig, dass letztendlich nur die Frequenz geregelt werden soll, und nicht die Phasenlage?
Dirk Bösche schrieb: > > Stellt sich mir aber noch eine abschließende Frage. Wie reagieren wohl > der 4046 oder die Schaltung des Phasenmeters auf ein Phase-Shift PWM > Signal wie oben angehängt. Da wirst du dich wohl oder übel erstmal "festlegen" müssen welcher Zustand da der Nulldurchgang oder so, sein soll. Kurt
Roland L. schrieb: > der 4046 wird kaputtgehen. 100V sind zu viel :) Habe mal eben ins Datenblatt der MOS-Version geschaut und da steht was von 17V, aber das sind ja nur vorsichtige Richtwerte :D Der wird schon ohne weiteres die 100V aushalten. Sonst muss ich mir was anderes einfallen lassen. Roland L. schrieb: > du musst erstmal ein ordentliches Digitalsignal draus machen. > zu dem Filter und Schmitt-Trigger würde ich noch für beide Signale einen > :2 Teiler einbauen, dann hast du Signale mit exakt 50% duty-cycle Dachte auch an sowas wie einen Bandpass (aktiv oder passiv) und dann halt den Schmidt Trigger. Aber das mit dem Teiler ist eine sehr gute Idee. Roland L. schrieb: > sehe ich das richtig, dass letztendlich nur die Frequenz geregelt werden > soll, und nicht die Phasenlage? Die Grundidee ist folgende: Die Frequenz wird durch den Schwingkreis festgelegt und diesem zur Ansteuerung der Brücke entnommen. Da aber die Signalverarbeitung wie auch die Brückentreiber eine gewisse Laufzeit haben, soll die Phasenlage überwacht und nachgeregelt werden. Die Leistungsregelung soll dann mittels Phase-Shift erfolgen. Dafür benötige ich dann wieder einen umgedrehten 4046. Also ein IC, dass ein Signal bestimmter Frequenz in Abhängigkeit einer vorgegeben Spannung in der Phase verschiebt. Viele Grüße Dirk
Dirk Bösche schrieb: > Der wird schon > ohne weiteres die 100V aushalten. Garantiert nicht. Dirk Bösche schrieb: > Die Grundidee ist folgende: Vielleicht solltest Du Dir mal den Royer-Converter ansehen :-D Gruß Jobst
Jobst M. schrieb: > Garantiert nicht. Das war ja auch nicht wirklich ernst gemeint. Nicht umsonst steht hinter dem absolute maximum rating auch noch ein Kreuz, damit selbst der letzte Laie merkt, dass der magische Rauch entweicht, wenn er die Grenze überschreitet. Jobst M. schrieb: > Vielleicht solltest Du Dir mal den Royer-Converter ansehen :-D Den Royer-Converter habe ich kennen und lieben gelernt. Besonders die Version von Herrn Rehrmann, den ich gerne Rehrmann-Oszillator nenne (http://www.joretronik.de/bilder_schaltungstechnik/Oszillatoren_html_m4cd394a1.gif) Aber auf Grund verschiedener Nachteile, die der Oszillator bauartbedingt mit sich bringt, wollte ich ihn in diesem speziellen Fall nicht verwenden. Außerdem muss man sich ja auch an was neuem wagen :D
Dirk Bösche schrieb: > Die Grundidee ist folgende: > Die Frequenz wird durch den Schwingkreis festgelegt und diesem zur > Ansteuerung der Brücke entnommen verstehe ich nicht ganz. Die Frequenz am Schwingkreis ist doch immer die, mit der die Brücke angesteuert wird. Der schwingt doch nicht auf seiner Resonanzfrequenz, wenn er mit einer anderen Frequenz angeregt wird. die Phasenlage von welchen Spannungen willst du miteinander vergleichen? ist R1 ein extra Widerstand, oder der Innenwiderstand des Trafos? und wo wird die Energie entnommen? an der Spule?
Roland L. schrieb: > verstehe ich nicht ganz. Die Frequenz am Schwingkreis ist doch immer > die, mit der die Brücke angesteuert wird. Der schwingt doch nicht auf > seiner Resonanzfrequenz, wenn er mit einer anderen Frequenz angeregt > wird. Eben da kommt die Phasenerkennung ins Spiel. Denn daraus lässt sich daraus schließen ob die Frequenz exakt getroffen wurde oder auch nicht. Man könnte damit auch die Leistungsregelung machen und die Streuinduktivität des Trafos als "Vorwiderstand" nutzen. Aber das hat relativ enge Grenzen. Roland L. schrieb: > die Phasenlage von welchen Spannungen willst du miteinander vergleichen? > ist R1 ein extra Widerstand, oder der Innenwiderstand des Trafos? und wo > wird die Energie entnommen? an der Spule? Die Phasenlage vom Ausgang der H-Brücke und die Phasenlage des Schwingkreises. R1 ist kein extra, sondern nur der Leitungswiderstand. Es dreht sich (mal wieder) um das Thema Induktionsheizung. Die Energieübertragung erfolgt durch die Spule L3. Somit ändert sich die Güte und Resonanzfrequenz des Schwingkreises ja nach Werkstück in der Spule. Viele Grüße Dirk
wäre es dann nicht besser, direkt am Schwingkreis Strom und Spannung zu messen und die Phasenlage zu vergleichen, als am Ausgang der Brücke? oder Strom und Spannung am Brückenausgang, wenn es die Resonanzfrequenz des ganzen Systems sein soll. Aber nicht eins vorne und eins hinten.
Das war auch meine erste Überlegung. Aber laut Richard Burnett bereitet es große Problem, wenn man Strom und Spannung misst. Bei einem unbelastetem Schwingkreis führt schon eine geringe Abweichung von der Resonanzfrequenz zu einer abrupten Phasendrehung des Stromes. Er empfiehlt ausdrücklich die Phasenlage des Konverters und des Schwingkreises zur Regelung heranzuziehen.
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