Problem mit Schleifenfilter für CD4046

[Tom B. (tom2003)]

Hallo,

mit der im Bild dargestellte Schaltung möchte ich eine kapazitive 
Feucht-Trocken Erkennung machen.

Dazu vergleicht der CD4046 die am Pin 14 anliegenden 32,768 Khz von 
einem Quarzoszillator mit der Frequenz des internen VCO welches am Pin 3 
anliegt.

Mit einem LM6482 als Shmit Trigger leuchtet entweder eine grüne oder 
eine rote LED.

Nun habe ich das Problem dass wenn der VCO ebenfalls 32,786 Khz 
erreicht, also beide Frequenzen übereinstimmen, das Ausgangssignal des 
Shmit Triggers schwimmt, also beide LED leuchten. Der Shmit Trigger hat 
bereits eine Hysterse.

Ich denke dass das an den Impulsen am Komparatorausgang des CD4046 
liegt.

Nun habe ich beim googeln viel über Schleifenfilter gelesen und einiges 
probiert, aber ich bekomme keine saubere Umschaltung hin.

In meiner Schaltung habe ich zur Zeit für das Filter 100K und 100nf, aus 
einer anderen Schaltung.

Ich habe kein Oszilloskop und weiß daher auch nicht wie das Signal am 
Pin 13 aussieht.

Kann mir bitte jemand helfen um aus dem Signal des Komparators eine 
saubere Gleichspannung zu erhalten?


Danke


Tom2003

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Tom B. schrieb:
> Nun habe ich beim googeln viel über Schleifenfilter gelesen und einiges
> probiert, aber ich bekomme keine saubere Umschaltung hin.

Das ist gar kein Schleifenfilter, denn du benutzt ja gar nicht die PLL 
sondern nur den Phasenvergleicher.
Die Siebkette an Pin 13 des CD4046 soll einfach nur mitteln, und zwar 
so, das bei Frequenzgleichheit das Signal ungefähr in der Mitte zwischen 
Vcc und GND liegt, also beide LED abwechselnd leuchten.
Ist die Eingangsfrequenz höher, liegt die mittlere Spannung am Ausgang 
niedriger und es leuchtet grün. Frequenz niedriger -> LED rot.

[Tom B. (tom2003)]

Hallo Matthias,

vielen Dank für Deine Erklärung.


Tom2003

[Joe F. (easylife)]

Weil du es gleich so oft falsch geschrieben hast, und 
Rechtschreibkorrektur in diesem Forum ja sehr beliebt ist... ;-)

"Schmitt-Trigger"

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Tom B. schrieb:
> mit der im Bild dargestellte Schaltung möchte ich eine kapazitive
> Feucht-Trocken Erkennung machen.

Das wird so nicht funktionieren.

> Dazu vergleicht der CD4046 die am Pin 14 anliegenden 32,768 Khz von
> einem Quarzoszillator mit der Frequenz des internen VCO welches am Pin 3
> anliegt.

> Nun habe ich das Problem dass wenn der VCO ebenfalls 32,786 Khz
> erreicht, also beide Frequenzen übereinstimmen, das Ausgangssignal des
> Shmit Triggers schwimmt, also beide LED leuchten. Der Shmit Trigger hat
> bereits eine Hysterse.

Wenn beide LED leuchten, dann vermutlich abwechselnd. Weil der 
Komparator am Eingang keine Gleichspannung bekommt.

> Nun habe ich beim googeln viel über Schleifenfilter gelesen und einiges
> probiert, aber ich bekomme keine saubere Umschaltung hin.

Du hast kein Schleifenfilter. Schon deswegen nicht, weil da keine 
Schleife ist.

> Ich habe kein Oszilloskop und weiß daher auch nicht wie das Signal am
> Pin 13 aussieht.

Die grundsätzliche Signalform kannst du dem Datenblatt entnehmen.

> Kann mir bitte jemand helfen um aus dem Signal des Komparators eine
> saubere Gleichspannung zu erhalten?

Was du anscheinend erwartest, ist daß dir der Phasenkomparator eine 
Gleichspannung liefert, die proportional zum Frequenzversatz ist. Das 
liefert deine Schaltung aber nicht. Die (mittlere) Gleichspannung am 
Ausgang des Phasenkomparators ist proportional zur Phasendifferenz. Nur 
wenn du die Regelschleife der PLL schließt, den VCO also mit dem 
gefilterten Output des Phasenkomparators steuerst, bekommst du mit der 
Regelspannung des VCO eine Gleichspannung, die dir sagt, wie sehr der 
VCO verstimmt werden mußte, um die Referenz zu treffen.

Ohne die Regelschleife läuft die Spannung nach dem Filter einfach in 
Richtung GND oder Betriebsspannung an den Anschlag.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Axel S. schrieb:
> Nur
> wenn du die Regelschleife der PLL schließt, den VCO also mit dem
> gefilterten Output des Phasenkomparators steuerst, bekommst du mit der
> Regelspannung des VCO eine Gleichspannung, die dir sagt, wie sehr der
> VCO verstimmt werden mußte, um die Referenz zu treffen.

Das gilt für das XOR Gatter am Ausgang 2, aber nicht für den digitalen 
Vergleicher am Ausgang 13. Der liefert über einen weiten Bereich Pulse, 
die proportional auch zur Frequenzdifferenz der beiden Eingangssignale 
sind. Mehr kann man darüber im 'CMOS Kochbuch' von Don Lancaster 
erfahren.
Der digtale Vergleicher hat einen weiten Fangbereich und viel Jitter, 
das XOR Gatter einen schmalen Fangbereich, aber wenig Jitter.

[Tom B. (tom2003)]

In meiner Schaltung messe ich mit dem UT61C folgendes am Pin 13:

Frequenz des VCO höher als 32,768 Khz >> 0V.

Frequenz des VCO tiefer als 32,768 Khz >> 4,8V.

Beide Frequenzen gleich >> 0V.

Mit dem Trimmer am Schmitt Trigger lässt sich der gewünschte 
Umschaltpunkt genau einstellen.



Tom2003

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Tom B. schrieb:
> In meiner Schaltung messe ich mit dem UT61C folgendes am Pin 13

Für dich ist es tatsächlich sinnvoller, nach der Siebkette 10k/100nF zu 
messen, wenn dich die Abweichung interessiert. Der Grund ist der, das 
bei 32kHz Mess- und Referenzfrequenz die Pulse an Pin 13 auch mit etwa 
32kHz rauskommen - damit ist ein Voltmeter überfordert.
Das könnte nur ein Oszi darstellen. Die Siebkette glättet die Pulse zu 
einer analogen Spannung. Der digitale Vergleicher geht bei Frequenz (und 
Phasen-) Gleichheit in den hochohmigen (Tristate-) Zustand und der 100nF 
Kondensator hält dann die letzte Spannung, die etwa in der Mitte 
zwischen Vcc und GND liegen sollte.