Hallo,
ich brauche dringend Hilfe bei einer mir erteilten Aufgabe und bin für
jeder Hilfe dankbar.
Gegeben ist eine Wechselspannungsquelle mit Amplitude = 3V und Frequenz
= 100 Hz. Diese läuft durch einen Zweiweggleichrichter und hat danach
die doppelte Frequenz von 200 Hz. Bei der Gleichrichtung sind auch
unerwünschte Oberschwingungen aufgetreten, welche es gilt mittels eines
Parallel Resonators, sprich Bandpass, rauszufiltern. Dieser muss nun
dimensioniert werden. Der Widerstand R5 ist vorgegeben.
Ich sitze schon den ganzen Tag daran und habe etliche Calculator -
Seiten und Formeln ausprobiert. Es kam allerdings nichts brauchbares
dabei rum. Mit Hilfe der parameter sweep Funktion von PSpice konnte ich
durch try and error ansatzweise etwas aufs Papier bringen, was die
gewünschten Oberschwingungen zwar filtert, im Zeitbereich das Signal
aber total verhunzt.
Vielleicht könnte einer von euch mal drüber schauen und mir
weiterhelfen.
Vielen Dank schon mal.
Jura schrieb:> Bei der Gleichrichtung sind auch> unerwünschte Oberschwingungen aufgetreten
Warum treten denn da Oberschwingungen auf?
Liegt wohl am LM324.
mfg klaus
Jura schrieb:> was die> gewünschten Oberschwingungen zwar filtert, im Zeitbereich das Signal> aber total verhunzt.
Kannst du mal erklären, was du mit "total verhunzt" meinst?
Wenn du einen Bandpass baust, der nur 200Hz durchlässt, dann ist das
Ausgangssignal dieses Bandpass ein Sinus mit 200Hz. Genau danach sieht
es in der Simu doch aus, was würdest du denn stattdessen gerne sehen?
Klaus R. schrieb:> Warum treten denn da Oberschwingungen auf?
Durch das "Umklappen" der negativen Halbwelle gibt es keinen reinen
Sinus nach dem Gleichrichter. Macht man eine FFT kann man sehen, dass
bei ~0Hz, 2f, 4f, 6f,... immer kleiner werdende peaks entstanden sind.
Jura schrieb:> Ja, aber was ist denn mit der Amplitude los? Das Signal ist doch viel> zu schwach geworden.
Nö, ist es nicht. Dadurch dass du den Gleichanteil (0Hz) rausfilterst,
ist es nach unten gerutscht. Und durch deine Kombi von R11 und R5 sinkt
die Amplitude um einen gewissen Faktor (~10%). Aber ansonsten entspricht
die Amplitude genau der Grundwelle des 200Hz Signals.
Mit realen Bauteilen wird es vielleicht nicht ganz so schön wie bei der
idealen Simu, aber die Simu macht genau das, was du dir von ihr
wünschst.
Du bist also der Meinung, ich habe die Aufgabe schon gelöst?
Mir fehlt noch dieser Leitfaden, wie man am besten beim Dimensionieren
von so etwas vorgeht. Hab es halt noch nie gemacht.
Jura schrieb:> Mir fehlt noch dieser Leitfaden, wie man am besten beim Dimensionieren> von so etwas vorgeht.
Wenn die Grundstruktur des Filters schon vorgegeben ist (scheint mir bei
dir der Fall zu sein), dann berechnest du die Formel für die
Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises. Dann wählst du L und C so,
dass Sie realistische Werte haben und dass die Resonanzfrequenz bei den
gewünschten 200Hz liegt.
Hallo,
Mit LTspice* und Wissen über Schwingkreise würde man das so lösen wie im
Anhang. In den Kommentaren steht dei Herleitung der Formeln. Die
berechneten Werte für L und C stehen im Logfile der Simulation.
Nachtrag: Die Simusquelle sollte ja 3V Amplitude haben.
SINE(0 3 {f0/2})
Gruß
Helmut
* LTspice ist ein kostenloses SPICE Programm von www.linear.com .
Wow, vielen Dank dafür. Ich kanns garnicht in Worte fassen wie dankbar
ich dafür bin, dass du dir die Zeit dafür genommen hast.
Eine Frage habe ich noch. Wofür ist der C2 ?
> Eine Frage habe ich noch. Wofür ist der C2 ?
Damit der 1. Opamp bei der positiven Halbwelle nicht schwingt, weil die
Ggenkopplung dort über den 2. Opamp kommt.
Opamps sind intern nur so viel kompensiert, dass sie mit direkter
Gegenkopplung stabil sind. Diese zusätzliche Verzögerung über den 2.
Opamp bringt dann zu viel Phasendrehung.
Bei mir heißt der C1. Im Anhang die Simulation mit C=47f=0pF. Es
schwingt!
> Und wie nennt sich dieses Verfahren, dass du angewendet hast?
Meinst du Bandpassformeln? Die stehen in den Büchern.
Z0 = sqrt(L/C)
Parallelkreis (hier)
Q = Rpar/Zo
Zu Rpar zählt auch der Serienwiderstand zum Schwingkreis.
Rpar = Rser*Rp/(Rser+Rp)
Serienkreis
Q = Z0/Rser
Banbreite = f0/Q
Jura schrieb:> Klaus R. schrieb:>> Warum treten denn da Oberschwingungen auf?>> Durch das "Umklappen" der negativen Halbwelle gibt es keinen reinen> Sinus nach dem Gleichrichter. Macht man eine FFT kann man sehen, dass> bei ~0Hz, 2f, 4f, 6f,... immer kleiner werdende peaks entstanden sind.
Also, ich habe die 1. Simu von Helmut mal laufen lassen und sehe dort
keine Oberschwingungen. Es sind aber auch keine LM324. Ein TL071 wäre
auch besser.
Die Ursache für Schwinger hat Helmut ja zum Schluss erklärt.
Warum schimpfe ich so auf den LM324?
Ich habe mal einen Bausatz von ELV gekauft, mit LM324. Die Dinger war
leicht am Schwingen. Ich bekam es auch nicht weg. Dann habe ich die
LM324 gegen TL074 getauscht und es war Ruhe!
Da holt man sich schon einmal einen Bausatz, weil man meint es ging
schneller, Pustekuchen.
mfg klaus
Hallo,
"Bei der Gleichrichtung sind auch unerwünschte Oberschwingungen
aufgetreten, welche es gilt mittels eines Parallel Resonators, sprich
Bandpass, rauszufiltern. Dieser muss nun dimensioniert werden"
Also ich möchte Deine Aufgabe einmal umformulieren:
Gegeben ist ein Eingangssignal mit fester Frequenz, die mit Hilfe der
Zweiwegegleichrichtung verdoppelt werden soll. Hierzu kommt eine
Schaltung mit Operationsverstärkern zum Einsatz. Mittels
Resonator/Schwingkreis soll wieder ein einwandfreies Sinussignal am
Ausgang entstehen.
Das grüne Ausgangssignal sieht doch wie ein schöner Sinus aus. Wo sollen
da unerwünschte Oberwellen sein?
Das rote Signal ist einwandfrei das Ergebnis der Zweiwege-Gleichrichtung
und enthält somit all diejenigen Oberwellen, die notwendig sind, um
seine Kurvenform (insbesondere die Spitzen unten) entstehen zu lassen.
Um nun aus dem oberwellenhaltigen Signal wieder einen sauberen Sinus
entstehen zu lassen, benötigt man entweder eine Tiefpaßfilterung mit
hinreichender Flankensteilheit oder eine Bandpaßfilterung, die leicht
ein Schwingkreis ausreichender Güte ausüben kann. Der Schwingkreis wird
auf der doppelten Eingangsfrequenz angeregt und schwingt mit seiner
Eigenresonanz bei 200 Hz. Bei ausreichend loser Koppelung an das
Ausgangssignal der Operationsverstärker erscheint am Schwingkreis ein
nahezu einwandfreier Sinus mit der doppelten Frequenz des
Eingangssignals. Der vorgegebende Widerstand reduziert die Güte des
Schwingkreises kräftig.
mit freundlichem Gruß
Hallo,
in meiner Schaltung kann man auf den Serienkondebsator am Ausgang
verzichten. Den gab es in der Originalschaltung ja auch nicht.
Allerdings erhält man dann am Banpass ca. 10mV Gleichspannungsoffset,
wenn man annimmt, dass die Spule einen Serienwiderstand von 10Ohm hat.
Nachtrag: Mir ist gerade aufgefallen, dass auf Grund des angenommenen
Serienwiderstandes die Amplitude der Ausgangsspannung mit steigendem Q
bereits deutlich sinkt. Man sollte deshalb auf eine Spule mit kleinerem
(<10Ohm)Serienwiderstand achten.
Gruß
Helmut
Bandpass.png
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