Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik nichtintegrierender Tiefpass


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von Tiefpass (Gast)


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Hi,
ich brauche mal einen Rat wegen eines nichtintegrieren Tiefpass.
Ich habe ein Datensignal auf einer Gleichspannung; benötigt wird der 
Wert der Gleichspannung. R/C Tiefpass geht hier nicht, weil der den 
Gleichanteil der Daten mit integriert.
Grüße

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Ich fuercht', so schlau wird kein Tiefpass der Welt sein, dass er 
Gleichspannung aus Gleichspannung von Gleichspannung aus 
Datenuebertragung auseinander halten kann. Da waer's wohl sinnvoll, die 
Datenuebertragung gleichspannungsfrei zu machen.

Gruss
WK

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Wie soll das überhaupt funktionieren? Die Daten können über längere Zeit 
nur high oder nur low sein, das kann man dem Signal nicht ansehen. 
Deshalb werden solche Daten oft verscrambled, in der Hoffnung dass 
längere high- oder low-Zeiten sehr selten vorkommen.

von Tiefpass (Gast)


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Hi,
 lange High- oder Lowphasen kommen nicht vor.

von Klaus (Gast)


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Max und Min messen, in Mitte ist dann die Mitte.

MfG Klaus

von Walter T. (nicolas)


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Zwei langsame Spitzenwertgleichrichter für min und max, davon der 
Mittelwert sollte das sein, was Du suchst.

von Ratgeber (Gast)


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Zwei TP-Filter in REihe, Ausgabe des Wertes 1 minus Differenz aus 2 und 
1. Damit hat man den Gleichanteil wieder mit drin.

von Ratgeber (Gast)


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... also ungefähr jedenfall, entsprechend der Bandbegrenzung nach unten. 
Gleichanteil ist ja ohne eine Definitionsfrage und Ergebnis der 
betrachteten Periode.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Tiefpass schrieb:
> Hi,
>  lange High- oder Lowphasen kommen nicht vor.

Das ist zwar schoen, aber's hilft nix. Solche Folgen wie:
001001001001...

oder

110110110110...

haben nur "kurze" high- und lowphasen, aber trotzdem unterschiedliche 
Gleichanteile.

Wie waers damit: Die Daten werden ja irgendwo aus der Gleichspannung 
rausgefieselt. Dann hat man nur die Daten. Die dann nehmen, invertieren 
und dieses Signal + (Gleichspannung mit Daten) tiefpassfiltern.
Dazu brauchts nur einen Inverter, 2 Widerstaende und 1 Kondensator...

Gruss
WK

von Pd G. (pdg)


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Tiefpass schrieb:
> weil der den
> Gleichanteil der Daten mit integriert

Meist wird eh per Manchester-Kodierung übertragen und der ist 
gleichspannungsfrei. Falls das bei dir eingesetzt wird, kannst du 
beruhigt integrieren:
https://de.wikipedia.org/wiki/Manchester-Code

von Ratgeber (Gast)


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Machester kann hier wohl kaum sein, weil der TE ...

"hat ein Datensignal auf einer Gleichspannung" :-)

Sonst hätte Ich direkt digitale Verarbeitung mit ADC und DAC 
vorgeschlagen.

von Pd G. (pdg)


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Das kann sehr wohl sein, denn man kann Manchester-kodierte Daten auf 
eine DC aufmodulieren. Hat den Vorteil, dass man nur zwei Leitungen für 
Daten und Stromversorgung benötigt.
Die Daten bekommt man dann per Hochpass wieder heraus.

von Jürgen S. (engineer) Benutzerseite


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Dann hätte der Datenanteil aber keinen Gleichanteil und das wüsste der 
TE (hoffentlich :-) )

Generell kann bei solchen Fragestellungen der Gleichspannungsanteil nur 
erhalten oder rekonstruiert werden, wenn man ihn lokal misst oder wenn 
man die Bandbreite des Datensignals kennt. Wie will man sonst einen 
niederfrequenten Hub im Datensignal genau diesem zuordnen und nicht dem 
grundsätzlichen Gleichanteil?

Filtern kann man das analog genau so, wie man es auch digital tun würde: 
Bandbegrenzung auf das Signal, damit die Daten gewinnen und vom 
kompletten Signal abziehen.

Zu realisieren mit zwei OPs, einer in TP-Filterschaltung, der den 
Gleichanteil unterhalb der definierten fg auskoppelt und einmal einen 
Differenzverstärker, der das Datensignal mit dessen Gleichanteil 
erzeugt.
Dessen Signal kann man dann mitteln, indem man ihn entsprechend träge 
macht, also als Tiefpass auslegt oder einen weiteren OP mit hinzunimmt.
Ist letztlich eine Frage der Trennfrequenz und der Steilheit der Filter.

Wenn es wirklich ein Manchester- oder ein BPM ist, dann würde ein 
Kondensator zur Ausleitung der Daten reichen.

von Pd G. (pdg)


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Jürgen S. schrieb:
> Kondensator zur Ausleitung der Daten

was mit dem nachfolgenden Eingangswiderstand einen Hochpass bildet.

von asdfasd (Gast)


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Der Gleichspannungsanteil ohne den der Daten entspricht das nicht dem 
Minimum des Signals resp. dem Low-Pegel?

von Jürgen S. (engineer) Benutzerseite


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Pd G. schrieb:
> Jürgen S. schrieb:
>> Kondensator zur Ausleitung der Daten
>
> was mit dem nachfolgenden Eingangswiderstand einen Hochpass bildet.
... der aber nicht relevant ist, wenn dessen Grenzfrequenz unter jener 
liegt, welche durch die Periode des Signals hinsichlich der maximalen 
Lowphasen definiert ist und die wäre ja bei Manchester die Frequenz 
selbst. Das kiegt man analog sogar sehr einfach prozessiert.

von Tiefpass (Gast)


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Hi,
asdfasd schrieb:
> Der Gleichspannungsanteil ohne den der Daten entspricht das nicht
> dem
> Minimum des Signals resp. dem Low-Pegel?

so ist es; was mir eingefallen ist: mit der negativen Flanke eine 
Sample&Hold  Schaltung steuern. Ich scheue aber noch den Aufwand.

Grüße

von Klaus R. (klara)


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Tiefpass schrieb:
> ich brauche mal einen Rat wegen eines nichtintegrieren Tiefpass.

Du lieferst sofort einen Lösungsweg mit. Aber vielleicht passt die 
Lösung nicht zu Deinem Problem.

> Ich habe ein Datensignal auf einer Gleichspannung;

OK.

> benötigt wird der
> Wert der Gleichspannung.

Wozu?

> R/C Tiefpass geht hier nicht, weil der den
> Gleichanteil der Daten mit integriert.

Warum wird neben dem Dateninhalt noch der die Höhe einer Gleichspannung 
benötigt? Und wie exakt soll es denn sein?

mfg Klaus

von A. S. (achs)


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Klaus R. schrieb:
> Warum wird neben dem Dateninhalt noch der die Höhe einer Gleichspannung
> benötigt? Und wie exakt soll es denn sein?

ja, dass ist die eigentliche Frage. Zumal es "diese Gleichspannung" ja 
garnicht gibt.

Es gibt eine Low-Spannung (die scheint nicht gefragt)
Es gibt ein High-Spannung (die scheint auch nicht gefragt)
Es gibt eine resultierende Spannung. Aber erstens ist die ja gar nicht 
gefragt und zweitens, selbst wenn, gäbe es mindestens 2 unterschiedliche 
Rechnungen. Arithmetisches Mittel oder Leistungsäquivalent.

Solange der TO (vermutlich) nicht mal weiss, was er eigentlich wofür 
braucht, wird er es auch nicht formulieren können.

von Walter T. (nicolas)


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Glaskugel: Er will die "Mitten-Spannung", um einen Diskriminator für 
maximalen Störabstand zu bauen.

von Klaus R. (klara)


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Walter T. schrieb:
> Glaskugel: Er will die "Mitten-Spannung", um einen Diskriminator
> für
> maximalen Störabstand zu bauen.

Dann braucht er einen Servo.
http://www.uaudio.com/webzine/2006/december/graphics/fig3.gif
mfg klaus

von Simpel (Gast)


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Wo ist das Problem?

Signal nach Tiefpass auf den -Eingang eines Komparators,
ungefiltertes Signal auf den +Eingang.

Alte FBAS-Veteranen kennen auch noch "Klemmschaltungen",
womit ein simples RS232 Signal mit Start-, Stoppbit und
beliebigen Datenbits (auch alle 0 / 1) sicher zu detektieren
wäre.

Ist aber gruseliges old-school...

von Klaus R. (klara)


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Simpel schrieb:
> Signal nach Tiefpass auf den -Eingang eines Komparators,
> ungefiltertes Signal auf den +Eingang.

Nach einmal Schlafen frage ich mich, warum einen Tiefpass einsetzen um 
die Bitfolgen auszuwerten. Die Gleichspannung will ich doch 
unterdrücken. Also Hochpass, oder?
mfg Klaus

von Tiefpass (Gast)


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Hi,
Achim S. schrieb:
> Es gibt eine Low-Spannung (die scheint nicht gefragt)
genau die ist gefragt. Ich brauche die Spannung auf der die Daten 
"stehen".

Diese Spannung ist eine Störgröße, die weggeregelt werden soll.


Klaus R. schrieb:
> Dann braucht er einen Servo.
> http://www.uaudio.com/webzine/2006/december/graphics/fig3.gif

der integriert aber auch die Daten.


Simpel schrieb:
> Wo ist das Problem?
>
> Signal nach Tiefpass auf den -Eingang eines Komparators,
> ungefiltertes Signal auf den +Eingang.

Der liefert nicht die Gleichspannung, die Low-Spannung.

Grüße

von ElKo (Gast)


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Wie wäre es mit Hochpass, so dass nur noch die Daten übrig bleiben. Dann 
die Hälfte des Peak-Peak-Signals drauf addieren. Damit ist das 
Low-Signal bei 0V.

Ansonsten musst du deutlich mehr Infos über die Daten geben, denn wie 
bereits mehrfach gesagt, haben digitale Signale einen 
Gleichspannungsanteil. Um es extrem zu machen: Wie unterscheidest du 
eine unendliche Folge von Nullen von einer unendlichen Folge von Einsen? 
Eine wichtige Info wäre zum Beispiel der maximale Abstand zwischen zwei 
Flanken? Datenrate? Pegel? Erlaubter Restfehler? Ungefähre 
Spannungspegel?

von Klaus R. (klara)


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Tiefpass schrieb:
> Ich brauche die Spannung auf der die Daten
> "stehen".
>

Hochpass nehmen und weg ist jeder Gleichanteil.

> Diese Spannung ist eine Störgröße, die weggeregelt werden soll.

Wozu wegregeln? Nach dem Hochpass detektierst Du nur die Flanken.
mfg klaus

von Tiefpass (Gast)


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Hi,

Klaus R. schrieb:
> Wozu wegregeln? Nach dem Hochpass detektierst Du nur die Flanken.

weil die Spannung so groß werden kann, dass das Signal übersteuert.

ElKo schrieb:
> Eine wichtige Info wäre zum Beispiel der maximale Abstand zwischen zwei
> Flanken?

20µs;
Datenpegel ca. 0,2 bis 1 Volt.

Grüße

von Klaus R. (klara)


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Tiefpass schrieb:
> Klaus R. schrieb:
>> Wozu wegregeln? Nach dem Hochpass detektierst Du nur die Flanken.
>
> weil die Spannung so groß werden kann, dass das Signal übersteuert.

Dafür gibt es doch Begrenzer. Am einfachsten mit antiparallelen Dioden.
mfg klaus

von Tiefpass (Gast)


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Hi,
nochmal: Es ist eine Addition von einem Datensignal und einer 
Gleichspannung.
Die Gleichspannung kann so groß werden, dass das Datensignal gekappt 
werden kann.
Ich will die Low-Spannung als Regelgröße verwenden. Die Regelstrecke 
funktioniert, nur das Filtern der Low-Spannung noch nicht.

Grüße

von Helmut S. (helmuts)


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Zeig doch mal ein paar Bilder(Screenshots vom Oszi?) die typische 
Beispiele zeigen - auch das Beispiel mit der "Übersteuerung" die jetzt 
im Raum steht.
Ein Bild sagt mehr als tausend Worte.

von Klaus R. (klara)


Angehängte Dateien:

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Hallo,
ich habe das Thema, so wie ich es verstanden habe, in LTspice simuliert. 
Dazu habe ich eine Bitfolge im 20µs Takt über PWL generiert.

Bitfolge: 0,1,1,0,0,0,1,0,0,0

Überlagert ist eine Gleichspannung. Interessant ist hier das Ein- und 
Ausschalten dieser Gleichspannung, weil hier ein zusätzlicher Impuls 
erzeugt wird. Dies gilt zu berücksichtigen. Je nach Flankensteilheit der 
Fremdspannung könnte die Impulsflanke störend sein. Das kann man 
natürlich dadurch umgehen, in dem man erst mit Verzögerung Daten 
ausliest.
mfg klaus

von Nils (Gast)


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Soweit ich den Thread verstanden habe gibt es ein Digitalsignal wo ein 
Gleichspannungsteil drauf liegt. Von Interesse ist nur das 
Digitalsignal, der Rest darf in die Tonne.

Wie währe es mit:

* Hochpass Filter um den DC Anteil zu blocken. Übrig bleiben die Flanken 
als jeweils positive und negative Impulse.

* Zwei Komparatoren die jeweils auf die steigende und fallende Flanke 
triggern. Die Ausgänge gehen zu:

* Ein RS-Flip-Flop welches aus den Komparator Ausgängen wieder ein 
lecker  Digital Signal zaubern.


Das schöne ist: Für unsere Bastelfreude kann man all das komplett mit 
einem Quad-Opamp a'la TL074 und etwas Hühnerfutter erledigen:

 - Ein OpAmp für einen sauberen Sallen-Key Highpass zweiter Ordnung. 
(muss nicht, gibt aber schön steile Flanken, die dem Störabstand helfen)
 - Zwei OpAmps für die Komparatoren (jaja, macht man nicht. Für sowas 
gibt es dedizierte Chips. Funktioniert aber in der Praxis für solch 
langsame Signale ohne Probleme).
 - Vierter OpAmp als RS Flip-Flop nach folgendem Kochrezept: 
http://www.edn.com/design/other/4373768/Use-an-op-amp-as-a-set-reset-flip-flop


Da kommt dann ein sauberes Digital Signal raus.

Nachteil: Es gibt eine signifikante Verzögerung des Signals, und die 
Reproduktion des Tastverhältnisses ist zweifelhaft, also schlecht zum 
reproduzieren von PWM. Für so normale serielle Signale, wo die Bitrate 
konstant ist sollte es aber robust funktionieren.

(Für Massenproduktion würde es bei mir wahrscheinlich alles in einem 
ATTiny laufen. Kostet weniger und ist kleiner).

von Jürgen S. (engineer) Benutzerseite


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Nils schrieb:
> Von Interesse ist nur das
> Digitalsignal, der Rest darf in die Tonne.

Hm, Ich denke umgekehrt:

Tiefpass schrieb:
> benötigt wird der
> Wert der Gleichspannung. R/C Tiefpass geht hier nicht, weil der den
> Gleichanteil der Daten mit integriert.

von Tiefpass (Gast)


Angehängte Dateien:

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Hi,
sorry, aber in diesem Thread geht es nur um die Filterung des 
Low-Pegels, es gibt keine Möglichkeit in die Vorstufe einzugreifen und 
den Gleichspannungspegel zu verhindern.
Dass was ich bis jetzt machen würde, wäre ein Sample&Hold Schaltung. Ich 
suche aber einen einfacheren Weg.

Grüße

von Tippgeber (Gast)


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Wenn das so einfach ist?

Spannung messen, Anstiege ermitteln, die Zeit bis zum nächsten Ende des 
Abfallens warten und jeweils die Daten zwischen diesen beiden Punkten 
benutzen, um sie in ein Filter zu werfen.

Ohne Sample und Hold brauchst Du einen "umgedrehten" 
Spitzenwertgleichrichter, der sich den MIN-Pegel sucht. Also eine Diode, 
die abfliesst, statt lädt. Dann musst Du nur noch die Diodenspannung zum 
Wert hinzuaddieren (offset am OP mit derselben Diode) und bekommst genau 
den Gleichanteil als Ausgang.

von A. S. (achs)


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Was willst du denn eigentlich machen? *) Die Fragen, die Du stellst, 
deuten darauf, dass Du einen Lösungsweg im Kopf hast, für ein Problem, 
dass Du entweder nicht kennst, oder nicht verraten willst.

*) Max Kanat-Alexander:
If somebody Comes up to you and says something like:
"how do I make this Pony fly to the moon?",
the question i to ask, "What Problem arr you trying to solve".

You'll find out that they really need to collect gray rocks.
Why they thought they had to fly to the moon, and use o Pony to do it, 
only they know.
People do get confused like this.

von Klaus R. (klara)


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Tiefpass schrieb:
> sorry, aber in diesem Thread geht es nur um die Filterung des
> Low-Pegels, es gibt keine Möglichkeit in die Vorstufe einzugreifen und
> den Gleichspannungspegel zu verhindern.

Also geht es Dir nicht um das Datensignal an sich. Was die Bits für eine 
Information beinhalten ist nicht relevant, ist für die Tonne.

An das Signal selber, Gleichanteil und Bitfolge, da kommst Du aber 
heran.

Die beste Lösung wäre ein AD-Wandler dessen Stream ausgelesen wird. Für 
Spannungsspitzen gibt es ja Maxima-Meter. Du brauchtest dann ein 
Minima-Meter. Hier bei muss man immer jeweils die Messung starten und 
nach einer gewissen Zeit beenden, also ein Intervall vorgeben. Denn der 
Anfang und das Ende dürfte Dich nicht interessieren, bzw. diese Werte 
müssen verworfen werden.

Ich denke immer noch, das etwas mehr Transparenz von Deiner Seite der 
Sache gut tun würde.
mfg klaus

von Tiefpass (Gast)


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Hi,
der Tipp mit dem umgedrehten Spitzengleichrichter sieht doch gut aus.

Ich danke allen Diskutanten.

Grüße

von A. S. (achs)


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Tiefpass schrieb:
> der Tipp mit dem umgedrehten Spitzengleichrichter sieht doch gut aus.

Super, dann wissen wir jetzt zumindest die eigentliche Frage:

Wie kann ich den Low-Pegel eines Datensignals messen.

Warum das eine Störgröße ist und was Du integrieren willst, weisst nur 
Du.

von Tiefpass (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Warum das eine Störgröße ist und was Du integrieren willst, weisst nur
> Du.

Re: nichtintegrierender Tiefpass

-------------------------------------

Achim S. schrieb:
> Super, dann wissen wir jetzt zumindest die eigentliche Frage:
>
> Wie kann ich den Low-Pegel eines Datensignals messen.

Tiefpass schrieb:
> Hi,
> Achim S. schrieb:
>> Es gibt eine Low-Spannung (die scheint nicht gefragt)
> genau die ist gefragt. Ich brauche die Spannung auf der die Daten
> "stehen"

von Klaus R. (klara)


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Tiefpass schrieb:
> Ich brauche die Spannung auf der die Daten "stehen".

Hier im Forum tummeln sich einige echte Experten, ich meine keine 
Selbsternannten. Aber keiner von denen sieht eine zwingende 
Notwendigkeit den Pegel des Low-Level-Signals kennen zu müssen. Für eine 
Datenübertragung ist das ganz simpel gesagt nicht relevant.

Da Du nicht selber in der Lage bist auf eine Idee zu kommen und eine 
entsprechende Schaltung zu entwickeln, hinterfragen Dich hier die 
Fachleute. Denn es ist nicht das erste Mal das scheinbare Probleme sich 
einfach in Luft auflösen und es zu einer ganz anderen Lösung kommt.
mfg Klaus

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Man muss nicht jeden bis zum vollstaendigen Glueck pruegeln.
Wenn der "umgedrehte Spitzenwertgleichrichter" ausreicht, ist doch alles 
gut.

Gruss
WK

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