Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Eingangsbeschaltung Frequenzmessung


von Marco S. (webuser)


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Guten Tag,

Ich möchte gerne von mehreren Signalen die Phasenverschiebung sowie 
Frequenz bestimmen. Die Logik dafür habe ich bereits.

Nun geht es mir um die Eingangsbeschaltung, und da hatte ich bereits 
eine Idee.

Die Hauptkriterien sind:
- Die Eingangssignale sollten nicht belastet werden.
- Hohe Frequenzen sollten ausgesperrt werden.
- Überspannung sollte die Schaltung nicht zerstören können.

und die Lösung dafür wäre:

- Clamping Circuit
- Schmitt Trigger um die Signale sauber zu triggern UND zu entkoppeln.
- Filterung mit RC oder ähnlichem um hohe Frequenzen auszusperren.
- Erneute "triggerung" mit Schmitt Trigger um rauschen zu verhindern 
(hier kommt gerade eine Frage auf: wäre das hier überhaupt noch nötig?)
- Latch welches das Eingangssignal mit der Clock synchronisiert.

(Bildlich dargestellt: http://picul.de/view/n7G) (Englisch, da 
universell)

Kann mir jemand sagen, ob diese Eingangslogik brauchbar ist? Oder bin 
ich komplett auf dem Holz weg? Gibt es noch bessere Wege?

Merke:
Dies ist mein erstes Elektronikprojekt, deswegen bitte nicht allzu 
harsch sein :/

Grüsse

von Lurchi (Gast)


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Einen Filter wird man nur vor dem Schmidt trigger gebrauchen können, 
bevorzugt sogar vor dem Clamping. Entsprechend braucht man dann den 
Schidt trigger auch nur noch einmal.

Je nachdem wie hochohmig der Eingang sein soll, wäre ggf. noch eine 
Verstärkung oder Impedanzwandlung vor dem Trigger hilfreich, muss aber 
nicht unbedingt, wenn das Signal stark genug ist.
Ein weiterer Punkt ist ggf. ein einstellbarer DC offset, um die 
Schaltschwelle anzupassen, ggf. auch eine AC-kopplung, um einen externen 
DC Offset los zu werdem.

von Wolfgang (Gast)


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Marco S. schrieb:
> Die Hauptkriterien sind:
> - Die Eingangssignale sollten nicht belastet werden.
> - Hohe Frequenzen sollten ausgesperrt werden.
> - Überspannung sollte die Schaltung nicht zerstören können.

Dann mal Fakten auf den Tisch.

- Was heißt "nicht belastet". Bei Hochfrequenz arbeitet man 
üblicherweise mit Leistungsanpassung, weil man sonst ganz andere 
Problem, z.B. mit Eingangskapazitäten bekommt.

- Was sind für dich "hohe Frequenzen" (Hz, kHz, MHz, GHz)?

- Was verstehst du unter Überspannung? VCC+0.3V oder eher einen 
Blitzeinschlag in die Eingangsschaltung?

von m.n. (Gast)


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Wenn Du Phasenverschiebung messen möchtest, solltest Du nach Möglichkeit 
alles weglassen, was filtert oder den Triggerpegel verschieben kann. 
Dazu gehören auch die Klemmdioden an den Eingängen. Dämpfe das 
Eingangssignal und trigger wenn möglich im (einzigen? pos. bzw. neg.) 
Nulldurchgang.

Wie sehen denn überhaupt die 2 kHz Signale aus?

von Marco S. (webuser)


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> Dann mal Fakten auf den Tisch.
>
> - Was heißt "nicht belastet". Bei Hochfrequenz arbeitet man
> üblicherweise mit Leistungsanpassung, weil man sonst ganz andere
> Problem, z.B. mit Eingangskapazitäten bekommt.
Was ist für dich "Hochfrequenz"? Meine Eingangssignale sind im kHZ 
Bereich (1kHz ... 100kHz)

> - Was sind für dich "hohe Frequenzen" (Hz, kHz, MHz, GHz)?
Hohe Frequenzen sind im diesen Sinne Frequenzen die höher als die Clock 
selbst ist (bzw. ein wenig weniger). Also >1MHz wäre schon recht hoch.

> - Was verstehst du unter Überspannung? VCC+0.3V oder eher einen
> Blitzeinschlag in die Eingangsschaltung?
Überspannung im Sinne von 15V..30V am Eingang (die Eingänge sind normal 
mit 5V zu gebrauchen).

von ArnoR (Gast)


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Marco S. schrieb:
> - Die Eingangssignale sollten nicht belastet werden.

Unmöglich, eine gewisse Belastung tritt immer auf. Wie sind da deine 
genauen Vorstellungen?

> - Hohe Frequenzen sollten ausgesperrt werden.

Was sind hohe Frequenzen? 1kHz? 1MHz? 1GHz? Wie muss der Dämpungsverlauf 
sein. Unendliche Dämpfung scharf oberhalb einer bestimmten Frequenz ist 
nicht möglich.

> - Überspannung sollte die Schaltung nicht zerstören können.

Was denn für Überspannung? 1V? 1kV? 1MV? Mit genügend Spannung kriegt 
man alles kaputt. Der Überspannungschutz beeinflußt auch andere 
Schaltungseigenschaften (z.B. Bandbreite, Eingangskapazität)

Insgesamt ist deine Anfrage ein Musterbeispiel für Unkonkretheit.

von m.n. (Gast)


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Marco S. schrieb:
> Dies ist mein erstes Elektronikprojekt, deswegen bitte nicht allzu
> harsch sein :/

Warum löscht Du nachträglich Angaben wie 20-40 MHz Taktfrequenz und 2 
kHz Eingangsfrequenz?

von Marco S. (webuser)


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m.n. schrieb:
> Marco S. schrieb:
>> Dies ist mein erstes Elektronikprojekt, deswegen bitte nicht allzu
>> harsch sein :/
>
> Warum löscht Du nachträglich Angaben wie 20-40 MHz Taktfrequenz und 2
> kHz Eingangsfrequenz?

Ich dachte es wäre irrelevant.

von Marco S. (webuser)


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ArnoR schrieb:
> Marco S. schrieb:
>> - Die Eingangssignale sollten nicht belastet werden.
>
> Unmöglich, eine gewisse Belastung tritt immer auf. Wie sind da deine
> genauen Vorstellungen?
>
>> - Hohe Frequenzen sollten ausgesperrt werden.
>
> Was sind hohe Frequenzen? 1kHz? 1MHz? 1GHz? Wie muss der Dämpungsverlauf
> sein. Unendliche Dämpfung scharf oberhalb einer bestimmten Frequenz ist
> nicht möglich.
>
>> - Überspannung sollte die Schaltung nicht zerstören können.
>
> Was denn für Überspannung? 1V? 1kV? 1MV? Mit genügend Spannung kriegt
> man alles kaputt. Der Überspannungschutz beeinflußt auch andere
> Schaltungseigenschaften (z.B. Bandbreite, Eingangskapazität)
>
> Insgesamt ist deine Anfrage ein Musterbeispiel für Unkonkretheit.

Mir gings eigentlich mal nur im die Logik selbst und nicht konkret um 
Werte. Wegen den Spannung, ich denke wenn man im Digitalbereich tätigt 
ist, ist einem klar, dass nur von 5V oder 3.3V die rede sein kann.

Das mit der Dämpfung ist mir ebenfalls bewusst, deswegen die Frage wegen 
des zweiten Schmitt Triggers (damit die Logikpegel danach definiert 
sind).

von m.n. (Gast)


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Marco S. schrieb:
> Ich dachte es wäre irrelevant.

Das ist es überhaupt nicht, ebenso wenig wie die Signalform und die 
benötigte Genauigkeit bzw. Auflösung.

von Marco S. (webuser)


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m.n. schrieb:
> Marco S. schrieb:
>> Ich dachte es wäre irrelevant.
>
> Das ist es überhaupt nicht, ebenso wenig wie die Signalform und die
> benötigte Genauigkeit bzw. Auflösung.

Dann wäre es jetzt besser, ein neuen Beitrag mit konkreten Angaben zu 
machen?

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