Hallo,
ich häng grad etwas fest und bräuchte mal einen kleinen Denkanstoß.
Folgende (vereinfachte) Situation: Ich gebe ein Signal auf ein RC-Glied
1. Ordnung. Das Signal hat ursprünglich eine Anstiegszeit von 5ns. Das
Ausgangssignal hat einen flacheren Anstieg, logisch. Eigentlich müsste
ich doch mit Hilfe dieser neuen Anstiegszeit das C berechnen können.
Gibt es dazu eine Formel, das ist doch prinzipiell recht trivial?
Theoretisch rangegangen: Letzendlich ist das doch ein RC-Tiefpass 2.
Ordnung, dessen Sprungantwort ist mein Ausgangssignal. Die Kennwerte wie
Verzugs- und Ausgleichszeit krieg ich raus. Und nun?
Um was für Größenordnungen von R und C gehts denn?
Also Zo der Signalquelle, des Messaufbaus und weitere beteiligte
Komponenten?
Wenn die Anstiegszeit auf Werte > 100 ns ansteigt, kannst
du mit R = Ri + R_TP, sowie C = C_TP + Cin_Messgerät rechnen.
Sonst mit ...
Aber einfach mal einen definierten (!) TP 2. Ordnung
anzunehmen, scheint mir (ohne weitere Daten) doch recht
blauäugig.
Miglo schrieb:> Das Ausgangssignal hat einen flacheren Anstieg, logisch.
Und wie flach?
Deine Anstiegszeit von 5ns gibt erstmal nur eine Zeit zwischen zwei
Pegeln an, oft 10% und 90% der Sprunghöhe, sagt aber nichts über den
Signalverlauf. Ob das Ähnlichkeit mit dem Ausgangssignal eines TP
1.Ordnung hat, ist so nicht zu entscheiden.
Wenn die Anstiegszeit nach deinem (unbekannte) RC-Glied deutlich höher
als die 5ns ist, spielen die 5ns sowieso kaum eine Rolle. Rechne mal
nach und zeige ein Bild vom Signalverlauf.
Diese Formel zur Berechnung der Gesamtanstiegszeit "tr" man oft in
Büchern.
tr = sqrt(tr1^2 + tr2^2)
Die kannst du dann nach tr2 umstellen um die Anstiegszeit des Tiefpasses
auszurechnen.
Je nach Definition ob 20%/80% oder 10%/90% Anstiegsszeit gefragt wird
gibt es einen bestimmten K-Wert. Für 20%/80% und RC-Glied ist K ungefähr
1,4.
tr2 = tau*K
Bei einen Tiefpass erster Ordnung gilt Tau = R*C
Bei 1 Tau ist hat sich der Kondensator auf 63% des Maximalwertes
aufgeladen.
Bei 2 Tau sind es von dem Wert für 1 Tau wiederum 63%
Bei 3 Tau sind es von dem Wert für 2 Tau wiederum 63%
usw.
Ralph Berres
Ok, 2. Ordnung ist nicht passend. Letztendlich will ich ja auch die
Wirkung von dem (real vorhandenen) RC-TP 1.O. rausbekommen, nicht
irgendwas vorher. Nach dem Tiefpass sieht das Signal zumindest eindeutig
nach exp. Ladekurve aus, wie im Bild (ich mach heute Mittag noch mal
eine sinnvollere Aufnahme, nehmt das erstmal nur zur Veranschaulichung.)
Bsp. (für 10%-90%):
t_rise_vor = 3ns
t_rise_nach_1 = 5,5ns
t_osc = 1ns
Kannst du dein Anliegen nicht mal so beschreiben, dass es für
Andere nachvollziehbar wird?
Begriffe wie Tiefpass 1. / 2. Ordnung etc. haben ja schon
einen Wiedererkennungswert.
Auf dem Bild sehe ich einen steilen Anstieg und nach einer
relativ SEHR großen Verzögerung einen nicht ganz
so steilen Anstieg.
Sowas erzeugt man nicht durch Tiefpässe von irgendwelcher
Ordnung!
Also: SCHALTBILD, Beschreibung, Daten, ...
Sonst: WEISS KEINER, WAS DU WISSEN WILLST!
Ich möchte eigentlich auf etwas wahrscheinlich recht triviales hinaus
udn wollte es daher nicht durch zuviele Infos verkomplizieren.
Ich habe einen mir unbekannten RC-Tiefpass. C dürfte im nF-Bereich sein,
R wenige Ohm betragen.
Ich weiß, wie das Rechtecksignal des Generators "pur" aussieht. Die
Anstiegszeit beträgt nominell 3 ns, auf dem Oszi sind es aber 4ns.
Ich habe weiterhin das Rechtecksignal, wie es durch den TP verändert
wird. Form bleibt, Anstieg wird flacher (dank C). Beispielsweise beträgt
die Anstiegszeit jetzt (auf dem Oszibild) 5,5ns.
Kann ich aus diesen Informationen das C berechnen, wenn R bekannt ist?
Wenn ja, wie?
tr = sqrt(tr1^2 + tr2^2 + tr3^2)
tr1: Rechteckpuls 3ns
tr2 Oszi Anstigszeit 2,x ns
tr3 Gesuchtes RC Glied
Die kannst du dann nach tr3 umstellen um die Anstiegszeit des Tiefpasses
auszurechnen.
Je nach Definition ob 20%/80% oder 10%/90% Anstiegsszeit gefragt wird
gibt es einen bestimmten K-Wert. Für 20%/80% und RC-Glied ist K ungefähr
1,4.
tr3 = tau*K
tau = tr3/K
tau = R*C
Das klingt gut, danke!
Ich probier gleich mal aus, ob sich etwas realistisches ergibt.
(Woher kommt eigentlich die 2 bei "tr2 Oszi Anstigszeit 2,x ns"?)
Das wäre jetzt mal ein Simulationsbeispiel falls du 10%/90% Anstiegszeit
gemessen hast. Lade dir LTspice herunter. Dann kannst du das angehängte
Beispiel modifizieren und selber simulieren.
wenn du den R so weit vergrößerst, das die Anstiegszeitkonstante des
Oszillografen und Generators keine Rolle mehr spielt, kannst du mit dem
Oszillografen das Tau messen. Wenn du das Signal der Ladekurve auf dem
Oszillografen so einstellst, das zwischen Beginn der Aufladung und voll
aufgeladen genau die 8 Teilstriche des Scopes ausgenützt werden, so ist
bei 5,04 Teilstriche der Kondensator auf 63% aufgeladen, was 1 Tau
entspricht.
Den Generator auf eine niedrige Frequenz stellen, das der Kondensator
sich auch wirklich voll auflädt.
Man muss nur die Zeit zwischen Beginn und ein Tau mit Hilfe der
vertikalen Cursor möglichst genau ausmessen. Aus dem Tau und dem (
möglichst genauen Widerstand kann man den Kondensator auf 1% genau
bestimmen.
Ist einer der Übungen bei uns im Grundlagenlabor.
Ralph Berres
Vielen Dank für eure Hilfe! Die Werte passen soweit.
@Helmut Noch eine kurze Frage: In deiner Simulation bist du ja von
einem LC-Glied ausgegangen und hast ein entsprechendes RC-Glied
ermittelt. Dass ich von tau ausgehend ein C berechnen kann, ist klar.
Ein L wäre ebenso möglich, wenn man es als LC-Glied annimmt. Aber das
entspricht ja nicht dem eigentlichen C- bzw. L-Anteil der ursprünglichen
Schaltung. Kann ich mit dieser Methode mehr über ein LC oder RLC-Glied
herausfinden? Was brauche ich dazu?
Hm... kurz zum Verständnis:
Beim normalen statischen Messen dürfte die Induktivität keine Rolle
spielen. (Ist zumindest bei mir der Fall)
Mit Hilfe der Anstiegszeit sehe ich aber eine Überlagerung des Effektes
von C und L, ja?
