Hallo zusammen, ich würde gerne die Schaltung ganz unten auf der Seite https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/syncrec.htm , also auf Bild 6 die schnellere Variante modifiziert bauen. Den Komparator brauche ich nicht, da ich ein zweites Signal habe, mit welchem ich schalten möchte. Das Ganze soll eine Art vereinfachter Lock-In-Verstärker für Rechteck-Signale werden. Jedoch steht dort "bis 15 kHz". Wenn ich nun jedoch mit 50 kHz arbeiten möchte - reicht es, den OPV zu ändern, oder müssen die Widerstände auch anders dimensioniert werden? Vielleicht weiß ja jemand Bescheid.
50KHz dürfte noch mit entsprechend schnelle OPs zu machen sein. Bedenke aber das das Schaltsignal in der Phase sehr genau passen muss. Als Schalter könnte sogar der CD4066 noch gehen. Ralph Berres
Warum soll man den CD4066 verwenden, wenn ein J-FET in der Schaltung angeblich geht? Gibt es wesentliche Vorteile? Ansonsten kommt mir das FET mit seinen drei Beinchen wesentlich einfacher zu realisieren vor. Außerdem muss ich vielleicht sagen, dass auf den Gleichrichter ein verrauschtes Sinus-Signal gegeben wird, nur auf den Schalter soll ein Rechteck-Signal. Die Phase kann ich ja am Frequenzgenerator sehr genau einstellen.
Ich gehe von aus das du die Schaltung in Bild2 realisieren wolltest. Und eben diese Schalter könnten die CD4066 übernehmen. Der Jfet könnte bei 50KHzbereits zu langsam sein. Ralph Berres
Vielen Dank für die Antwort! Ich wollte die Schaltung in Bild 6 realisieren, da diese eine Vereinfachung von Bild 2 darstellt. Dort ist ein JFET angegeben. Das könnte natürlich sein, dass das JFET dort schon zu langsam ist. Andererseits: machte der Unterschied von 15 kHz zu 50 kHz so viel aus?
diese JFETs funktionieren üblicherweise bis oberhalb 100MHz als Verstärker. Bei einem Schalter hast Du eher das Problem, dass durch das Schalten im Gate-Kreis über die unvermeidbaren Koppelkapazitäten Ladung in den Mesßkreis gepumpt wird, die das Ergebnis verfälscht. Um mit höheren Frequenzen zu arbeiten, wird man daher den Messstrom erhöhen, also das Ganze niederohmiger auslegen. Dem stehen allerding die nicht unendlich kleinen On-Widerstände des FET-Schalters entgegen. Unter dem Aspekt der minimalen Ladungsinjektion stehen jedenfalls n-Kanal JFETs nach meiner Erfahrung besser da als die CMOS-Analog-Schalter. So ist das mit Analog-Technik...
Gute Nachricht: der Gleichrichter funktioniert auch mit höheren Frequenzen. Zwei Fragen hätte ich noch: 1. Beim Anstieg des Rechtecksignals treten negative Flanken am Output des Synchrongleichrichters auf. Hat jemand eine Idee, woher die kommen? Ich dachte mir, dass es vielleicht mit der Sperrspannung des FETs zusammenhängt, aber genau kann ich mir da auch kein Bild von machen. 2. Hat zwar nichts direkt hiermit zu tun, aber: Lassen sich die Steuersignale auch mit einem Arduino erzeugen? Es ist ja wichtig, dass dieselbe Frequenz und Phase wie diejenige vom Eingangssignal getroffen wird. Schafft ein Arduino diese Präzision? Vielen Dank Alexander
Die Störung könnte von der Charge Injection, bzw. kapazitiven Kopplung des Gate an Source und Drain des FETs kommen. Ein anderes Problem könnte ein Gate Strom sein. Normal sollte die Gate Spannung nicht deutlich über GND Potential gehen - sonst fließt Strom über das Gate und erzeugt damit Fehler. Mit dem 100 K Widerstand der langsamen Version fällt das ggf. nicht so auf. Die CMOS Schalter sind wegen der teilweisen Kompensation durch den N und P Kanal da gar nicht so schlecht mit der Kopplung. Mit so etwas wie 4053 hätte man auch einen Umschalter und hätte nicht das Problem mit dem relativ hohen Wert von R2. Wenn man den Synchrongleichrichter als eine Art Trägerfrequenzverstärker oder Lockin nutzen will, könnte man das Steuersignal auch per Arduino erzeugen. Es kommt dabei aber darauf an wie man es macht: ein PWM Signal kann z.B. recht stabil sein. Das Anregungssignal würde man dann ähnlich erzeugen, bzw. vom Gleich Pin gewinnen. Der Komperator im µC und dann per Software den Schalte steuern ist eher keine so gute Idee. Zumindest bekommt man eine Verzögerung.
Vielen Dank Lurchi für die Antwort! Dann wühle ich morgen mal nach einem 4053. Bleibt nur die Frage, ob die digitale Frequenzerzeugung per Arduino tolerable Fehler erzeugt, da man ja auf Grund der begrenzten Taktfrequenz immer zwischen zwei ganzzahligen Teilern jener hin- und herschalten muss. D.h. bei 16 MHz Taktfrequenz sind es 62.5 ns Genauigkeit. Diese würden jedoch Frequenzabstufungen bei 30-40 kHz von der Größenordnung 100 Hz sein!
Der Term Synchrongleichrichter kommt von synchron. Dann ist die Frequenzaufloesung doch egal. Sag doch einfach was das Ganze soll.
Mal ne dumme Frage: Was für nen Sinn ergibt es, nen Rechtecksignal gleichzurichten?
Es geht darum, ein Sinus-Signal, das ca. 100 mal kleiner als das umgebende Rauschen ist, zu sehen. Deshalb wollte ich mit einem Rechtecksignal immer passend schalten, um frequenzsensitiv zu verstärken.
Die Synchrongleichrichtung macht vor allem dann Sinn, wenn man die genaue Frequenz und auch die Phase des Signals kennt. Einfach nur die Frequenz per µC einstellen reicht da in der Regel nicht, wenn man damit nicht auch gleich die Anregung macht. Wenn man die Frequenz nur ungefähr trifft, betrachtet man den Synchrongleichrichter besser als einen mixer und bekommt die Differenzfrequenz. Da ist es dann ggf. gar nicht gut die Frequenz so ungefähr zu treffen, denn dann hat man Signalfrequenz und die Spiegelfrequenz dicht zusammen. Man bekommt also i.A. das doppelte Rauschen.
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