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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Frequenzgang eines Filters messen (einfachste Mittel)


Autor: Walter (Gast)
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Guten Abend,

ich möchte mir den Frequenzgang von Filtern näher anschauen, mit 
variierenden Parametern. Da ich keinen Funktionsgenerator besitze habe 
ich mir überlegt einen ATMEGA zu nutzen. Dieser gibt letztlich ein 
Rechtecksignal aus, welches zunächst mittels Tiefpass gefiltert wird, so 
dass die Harmonischen weitestgehend unterdrückt werden. Weiterhin möchte 
ich mittels PWM eine Größe schaffen, die der Grundfrequenz des 
Rechtecksignales proportional ist.

Dieses Tiefpassgefilterte Rechtecksignal soll nun das Eingangssignal des 
zu testenden Filters darstellen und das PWM Signal genutzt werden als 
X-Ablenkung auf meinem Oszilloskop. Hierfür muss dieses natürlich noch 
hinreichend geglättet werden.

Das Ausgangssignal des Filters soll anschließend noch gleichgerichtet 
werden und ebenfalls eine Glättung durchlaufen, da sonst auf dem Schirm 
ja nur ein helles Ellipsschen entstehen sollte (? oder etwa nicht)

Meine Vermutung: Es wird dennoch kaum ein scharfes Bild auf dem 
Oszilloskop entstehen / die Kanten werden sehr verwaschen sein. 
Nichtsdestotrotz frage ich mich, ob ich hiermit überhaupt eine Chance 
habe die Kurven z.B. eines Quarzfilters im Bereich eines MHz sinnvoll 
abzubilden, vielleicht weiß hier jemand ja mehr.

Autor: Possetitjel (Gast)
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Walter schrieb:

> ich möchte mir den Frequenzgang von Filtern näher anschauen,
> mit variierenden Parametern. Da ich keinen Funktionsgenerator
> besitze habe ich mir überlegt einen ATMEGA zu nutzen.

Kann man sicher machen, ja.

> Dieser gibt letztlich ein Rechtecksignal aus,

Ja. Gut.

> welches zunächst mittels Tiefpass gefiltert wird,
> so dass die Harmonischen weitestgehend unterdrückt
> werden.

Warum? - Erstmal eine andere Frage: Analoger oder digitaler
Oszi? Wenn digital: Kann der eine vernünftige FFT oder nicht?

Autor: Walter (Gast)
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Entschuldigung, ich habe vergessen zu schreiben, dass ich lediglich ein 
altes analoges Oszilloskop besitze, daher kann ich auch keinerlei FFT 
machen oder ähnlich..

Autor: Joe F. (easylife)
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Besser ist es, das Audiointerface von deinem Computer dafür zu nutzen 
(falls dir der Frequenzbereich von bis ca. 48 KHz ausreicht).
Es gibt da jede Menge schöne Software, die die passenden Sinus-Sweeps 
erzeugt und dir den Frequenzgang (und mehr) dann grafisch anzeigt.

: Bearbeitet durch User
Autor: Walter (Gast)
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Wie ursprünglich geschrieben geht es hier um Quarzfilter im Bereich von 
etwa 1...2 MHz, so dass die Soundkarte hier nicht nutzbar ist -- 
ausgenommen man verzerrt diese und nutzt Oberwellen. Da ist aber 
vermutlich die nichtlinearität und und und dann schon gegen mein 
Vorhaben.

Autor: Joe F. (easylife)
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Walter schrieb:
> Wie ursprünglich geschrieben geht es hier um Quarzfilter im Bereich von
> etwa 1...2 MHz

Ah ok, sorry.
Also ich denke, ein Rechteck zu einem brauchbaren Sinus zu filtern wird 
aufwändig.
Ausserdem denke ich, das Testsignal würde ja durch Dividieren des 
Prozessortaktes durch einen ganzzaligen Teiler erzeugt, und das ergibt 
dann eine recht grobe Rasterung der Freqenzen.

Besser wäre vermutlich einen AD9833 zur Signalerzeugung zu nutzen. Der 
spuckt direkt Sinus aus und ist sehr fein einstellbar.
10 EUR sind auch gut bezahlbar für so einen Zweck.

: Bearbeitet durch User
Autor: Possetitjel (Gast)
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Walter schrieb:

> Entschuldigung, ich habe vergessen zu schreiben, dass ich
> lediglich ein altes analoges Oszilloskop besitze, daher
> kann ich auch keinerlei FFT machen oder ähnlich..

Ahh, okay... danke.

Walter schrieb:
> Wie ursprünglich geschrieben geht es hier um Quarzfilter im
> Bereich von etwa 1...2 MHz,

Hmm.

Das ist ja gerade eine sehr sportliche Kombination: Quarzfilter
bei 1MHz - also schmalbandig, kein Signalgenerator und kein
Digitaloszi...

Da Du von "einfachsten Mitteln" schreibst: Ich würde es mit
einer PLL probieren. Der 74HC4046 kommt ziemlich hoch mit
der Frequenz.

Oder alternativ: LC-Oszillator (mit Drehko) als Generator,
ATMega plus Analog-Oszi zum Digitaloszi verheiraten. Frequenz
(für die X-Achse) kann der µC messen; Amplitude wird mit
passendem Detektor gleichgerichtet und auch vom µC gemessen.

Der µC steuert außerdem den Oszi im XY-Betrieb an -- Prinzip
"Vektor-Display".

Autor: Walter (Gast)
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Sowas habe ich fast befürchtet. Zum einen durch den Teiler eine zu grobe 
Rasterung für Quarzfilter, zum anderen aufgrund der Schwierigkeiten das 
Rechteck zu einem Nahezu-Sinus zu bekommen. Dann werde ich wohl keine 
weitere Zeit in diesen konzeptionellen Messaufbau stecken und warten bis 
ich einen DA-Wandler habe.

Vielen Dank nochmal!

Autor: Joe F. (easylife)
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Walter schrieb:
> und warten bis
> ich einen DA-Wandler habe

Was für einen DA-Wandler? Wenn du mit einem DAC einen einigermaßen 
brauchbaren Sinus erzeugen möchtest, musst du bei 1MHz (Sinus) schon so 
im Bereich 10..100MHz Sampling-Rate arbeiten. Wie willst du den mit 
Daten füttern?

Wie gesagt, dafür gibt es PLLs oder Frequenz-Synthesizer.

: Bearbeitet durch User
Autor: ./. (Gast)
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Schau Dir mal die PIC 16F1507/8/9 an.

Die haben einen NCO an Bord. Der laesst sich mit 16 bit
linear einstellen.

Falls die Ausgangsfrequenz nicht reicht, kann man ja wie
schon vorgeschlagen einen 74HC4046 die Frequenz noch
passend multiplizieren.

Den Quarz/das Quarzfilter sollte die Rechteckform zwar nicht
weiter stoeren, aber ein Tiefpass waere wohl trotzdem nicht
schlecht.

Und: das Messobjekt nicht mit der vollen Amplitude von
5 V/3.3 V anfahren.

Ansonsten gibt es bei den Ibei-Chinesen auch fertige DDS-Generatoren
die sich dafuer noch besser eignen sollten.

Autor: штампф ден троль (Gast)
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Ein Quarzfilter zu messen ist sehr sportlich. Es bedingt einen 
Oszillator oder aehlich, das mindestens so stabil ist

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Um Quarze zu wobbeln braucht man einen quarzstabilen Wobbler, heute 
üblicherweise einen DDS.

Ausserdem sollte man die Filterimpedanz wissen, mit 50 Ohm gewobbelt 
ergeben sich grausliche Frequenzgänge.

Autor: HST (Gast)
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Hallo Walter,

1) Wie groß ist denn ungefähr die Bandbreite deines Filters?

2) Man kann für 1-2MHz einen einfachen und trotzdem sehr stabilen 
LC-Oszillator bauen (durchstimmbar). Dazu gehört natürlich ein bißchen 
HF-Erfahrung. Damit ist zwar die Kurve nur punktweise, dafür aber ohne 
Überschwingen durch zu schnelles Wobbeln aufnehmbar. Die 
Ausgangsspannung kann man mit einem simplen Diodentastkopf, die Frequenz 
z.B. mit einem µP messen.

Wie schon gesagt wurde, ist die Anpassung an die Filterimpedanz wichtig 
(muss ja nicht 50 Ohm sein)

BTW:
> Das ist ja gerade eine sehr sportliche Kombination: Quarzfilter
> bei 1MHz - also schmalbandig,...

Nicht unbedingt. Quarzfilter um 1MHz können locker Bandbreiten von 
10-15kHz aufweisen (sogar mit Flat-Top). Es gibt nicht nur Ladderfilter.

MfG Horst

Autor: W.S. (Gast)
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HST schrieb:
> Nicht unbedingt.

Ach Horst, überleg doch mal. Da hat jemand keinen Wobbler, hat auch 
nicht zuvor mal irgendwo (z.B. hier) nachgeschaut, ob er einen billigen 
DDS aus China herkriegen kann und hat auch nicht versucht, einen 
hinreichend stabil einstellbaren Oszillator aufzubauen, sondern versucht 
stattdessen, mit der Flankensteilheit von Impulsen aus einem ATmega und 
einem Röhrenoszi was zu sehen. Und du schlägst ihm nen Colpitts oder so 
vor, dazu Diodentastkopf und Frequenzmesser aus einem µC. Er wird 
bereits am Drehko für den Colpitts scheitern.

Das, was die Leute hier können, ist ein Blinky in C für ein 
ST-Discovery-Brettl mittels Coocox-IDE und ST-Lib zu schreiben.

Mir ist schon ein paarmal durch den Kopf gegangen, hier ein 
Bastelprojekt a la "Volkswobbler" oder "Lernwobbler" oder so zu starten, 
damit Leute wie unser TO wenigstens eine Art nachbaubaren Anfang für ihr 
Bastel-Equipment haben. Ohne wenigstens halbwegs benutzbares Werkzeug 
wird das alles nur Murks und Frust.

W.S.

Autor: HST (Gast)
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Hallo W....S

ich hoffe, dass es euch gut geht, viele Grüße an die Gattin. Bei dem 
Wetter haben sicher schon einige Fläschchen dran glauben müssen.

Meine Bemerkung ("Nicht unbdingt") bezog sich auch nur auf den Irrtum, 
dass Q-Filter um 1MHz sehr schmal sein müssen.

Ansonsten stimme ich dir zu, daher mein caveat. Aber man sollte die 
Hoffnung nie aufgeben, denn so etwas kann jeder lernen, der es ernsthaft 
will ;-)).

mfG,  Horst

Autor: Milk (Gast)
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Wobbeln mit Werner (ATMega)

Beitrag "Jesper sweeps"

Autor: Joe F. (easylife)
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Milk schrieb:
> Wobbeln mit Werner (ATMega)
>
> Beitrag "Jesper sweeps"

1KHz deutlich< 1 MHz

Autor: Georg (Gast)
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Walter schrieb:
> Hierfür muss dieses natürlich noch
> hinreichend geglättet werden.

Warum, das kann ruhig treppenförmig sein, dann besteht deine Filterkurve 
halt aus Punkten.

Georg

Autor: Possetitjel (Gast)
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HST schrieb:

> Meine Bemerkung ("Nicht unbdingt") bezog sich auch nur
> auf den Irrtum, dass Q-Filter um 1MHz sehr schmal sein
> müssen.

10kHz von 1MHz ist 1%.
Das ist für mich durchaus "schmalbandig", wie ich schrieb.

Und da die Messkurve ja nicht aussehen soll wie Hund und
Sau, muss die Frequenz vielleicht auf 0.1% stimmen. Das
geht schon noch klassisch analog, aber es ist beileibe
nicht trivial.

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