Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Operationsverstärker


von Christian K. (christiankarle)


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Hallo liebe Community,

ich habe eine Frage zu folgender Schaltung (Anhang).
Ich verstehe die Funktion des Widerstands vor dem Kondensator nicht...

Meine Theorie:

Wird am Eingang ein PWM-Signal generiert so wird der Kondensator über 
den Widerstand R1 geladen. Nach meiner Berechnung z.B. Bei einer 8-Bit 
PWM mit 100Hz würde es ja relativ lange dauern (manchmal bis zu 20 
Sekunden!), bis der Kondensator die mittlere Spannung der PWM erreicht 
hat.

Wenn der Vorwiderstand nun nicht da wäre würde das Ganze doch viel 
besser funktionieren und die Glättung besser sein...

Wieso wird der Widerstand also nicht kleiner generiert?


Vielen Dank im Vorraus,

Christian :)

von Max H. (hartl192)


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Siehe RC-Tiefpass: 
https://de.wikipedia.org/wiki/Tiefpass#Tiefpass_1._Ordnung

Christian Karle schrieb:
> die Glättung besser sein...
Wie kommst du darauf?

von Christian K. (christiankarle)


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Ja... Das es ein Tiefpass ist habe ich auch schon erkannt...
Aber hier macht dieser ja eigentlich keinen Sinn.
Das PWM-Signal muss doch geglättet werden bevor es verstärkt wird oder ?

fg=1/(2*pi*R*C)

von Max H. (hartl192)


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Christian Karle schrieb:
> Das PWM-Signal muss doch geglättet werden bevor es verstärkt wird oder ?
Und genau das macht der Tiefpass.

von Luca E. (derlucae98)


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Christian Karle schrieb:
> Das PWM-Signal muss doch geglättet werden bevor es verstärkt wird oder ?

Das macht der Tiefpass.

von Christian K. (christiankarle)


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Und wie berechne ich diesen bei dieser Anwendung optimal?
Also ,dass der Ripple minimal wird?

von Udo S. (urschmitt)


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Wenn du die Theorie des Tiefpasses nicht verstehst, dann simuliere es 
halt mal und setze unterschiedliche Widerstandswerte ein.
Das gibt dann vieleicht einen Augenöffner und hilft dir es zu begreifen.

von Max H. (hartl192)


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Christian Karle schrieb:
> Also ,dass der Ripple minimal wird?
Je größer die Grenzfrequenz, desto kleiner wird der Rippel.

von ArnoR (Gast)


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Max H. schrieb:
> Je größer die Grenzfrequenz, desto kleiner wird der Rippel.

Umgekehrt.

von vcd (Gast)


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Max H. schrieb:
> Je größer die Grenzfrequenz, desto kleiner wird der Rippel.

Wenn du die Grenzfrequenz des TP erhöhst, hat er immer weniger Wirkung.
(Beispiel: PWM mit 100Hz und TP mit 1GHz)

Du meintest sicher: Je höher die PWM-Frequenz... Richtig? :-)

von Garden (Gast)


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Hier findest Du ein passendes Video zum Tiefpass:

http://et-tutorials.de/8947/glaettung-und-siebung-elektrischer-signale/

von Max H. (hartl192)


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vcd schrieb:
> Du meintest sicher: Je höher die PWM-Frequenz... Richtig? :-)
Ja genau,... Kleiner Fehler in der Hirn-Hand Übertragungsstrecke...

Und um es besser zu sagen: Je großer die PWM-Frequenz im Verhältnis zur 
Grenzfrequenz, desto kleiner der Rippel.

von Christian K. (christiankarle)


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Vielen Dank für die hilfreichen Antworten :)

Nur: Ich kann die Werte ja auch nicht unendlich groß dimensionieren 
obwohl dies optimal wäre.

Also wie dimensioniert man sinnvoll ?

von vcd (Gast)


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Max H. schrieb:
> Kleiner Fehler in der Hirn-Hand Übertragungsstrecke...

Muß ich mir merken, ein schöner Ausdruck :-))

von Daniel H. (Firma: keine) (commander)


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Christian Karle schrieb:
> Bei einer 8-Bit
> PWM mit 100Hz würde es ja relativ lange dauern (manchmal bis zu 20
> Sekunden!), bis der Kondensator die mittlere Spannung der PWM erreicht
> hat.

Wie kommst du darauf? Für die Ladezeitkonstante gilt

Somit ist der Kondensator nach

zu 99% aufgeladen, im vorliegenden Fall also nach 50ms.

Christian Karle schrieb:
> Das PWM-Signal muss doch geglättet werden bevor es verstärkt wird oder ?

Wird es doch.

Frequenzen oberhalb von etwa 16 Hz werden somit mit 20dB pro Dekade 
gedämpft.

Viele Grüße
Daniel

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Christian Karle schrieb:
> Nur: Ich kann die Werte ja auch nicht unendlich groß dimensionieren
> obwohl dies optimal wäre.
>
> Also wie dimensioniert man sinnvoll ?

Das hängt von deiner Anwendung ab.

Wählst du die Grenzfrequenz zu hoch, stört evtl. der Ripple.

Wählst du sie zu niedrig, werden evtl. Teile des Nutzsignals
weggefiltert.

Du musst entscheiden, welches der beiden Kriterien wichtiger
für dich ist.

Liegt die höchste vorkommende Frequenz des Nutzsignals zu dicht
unterhalb der PWM-Frequenz, ist evtl. ein Filter höherer Ordnung
erforderlich, um bei niedrigem Ripple das Nutzsignal trotzdem
einigermaßen unverfälscht durchzulassen.

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