Linearitätsbeeinflussung durch Offsetspannung

Hp M. schrieb:
> Phillip F. schrieb:
>> Verschlechtert sich durch eine Offsetspannung im Eingangssignal auch die
>> Linearität dieses Gleichrichters?
>
> Sicher.
> Eine notwendige Bedingung für Linearität ist die Kausalität.
> Das heisst keine Wirkung (Ausgangsspannung) ohne Ursache
> (Eingangsspannung).
> Das Verstärkerrauschen gehört übrigens auch zu den nichtlinearen
> Effekten.

Hallo nachtmix,

gut begründet. Der Kausalität widerspricht es, weil beispielsweise die 
Offsetspannung ein Ausgangssignal produziert bevor das gleichzurichtende 
Signal wirkt? So gesehen wird es aber doch nicht verletzt, denn die 
Offsetspannung erzeugt doch das (zusätzliche) Ausgangssignal.
Könntest Du das näher in Bezug auf die Schaltung erläutern.

Gruß
Phillip

Phillip F. schrieb:

> Könntest Du das näher in Bezug auf die Schaltung erläutern.

Ich will Nachtmix nicht vorgreifen, aber ich denke, er
hat eine abstruse Antwort auf eine ebenso abstruse Frage
gegeben :)

Der Präzisionsgleichrichter ist ein Betragsbildner und als
solcher lt. Definition nichtlinear.

Wenn ein Offset beteiligt ist -- egal, ob gewollt als
Bestandteil des Eingangssignales oder ungewollt als Fehler
in der Schaltung -- muss das natürlich Auswirkungen auf
das Ausgangssignal des Gleichrichters haben. Klar. Wie
auch anders.

Je nach betroffenem OPV und Polarität des Offset sind
bestimmte Teile des Signales in bestimmte Richtung
verschoben. Das müsste man sich aber am konkreten Beispiel
überlegen, wenn das wichtig ist.

Von einer Verschlechterung der Linearität bei einer
nichtlinearen Schaltung zu reden ist... eigenwillig :)

Danke.

Ist der Lock-In-Verstärker in dem obigen Link denn linear?
Er führt doch auch eine Betragsbildung durch, wobei er nicht auf das 
Durchschalten von Halbleiterdioden angewiesen ist.

Gruß
Phillip

ich glaube, ich verwechsle da etwas.

Folgender Fall:
Ich lege nacheinander Sinussignale unterschiedlicher Amplitude an den 
Aktivgleichrichter im Link oben und notiere mir jeweils die 
tiefpassgefilterte (Kondensator parallel zu 2R2) Ausgangsspannung.
Bekomme ich dann einen linearen Verlauf, also ein Gerade, auf der die 
Punkte (Eingangsspannung, Gleichspannungswert) liegen?


Gruß
Phillip

Ein Offset der OPs, oder auf dem Eingansgsignal gibt für den aktiven 
Gleichrichter eine Nichtlinearität, vor allem bei kleinen Amplituden. 
Ohne Offset oder sonstige ähnlich Fehler hätte man einen linearen 
Zusammenhang von AC Amplitude zum gefilterten DC Ausgang. Auch Rauschen 
gibt schon Fehler ähnlich wie ein Offset, denn damit kann das 
Ausgangssignal nicht ganz bis 0 runter.
Die Betragsfunktion ist nicht linear:  |A| + |B| ist nicht immer gleich 
| A+B|.

Beim Lockin-verstärker hat man ebenfalls einen Linearen Zusammenhang. 
Allerdings geht hier auch die Phase mit ein und man hat keine untere 
grenze bei 0. Das Ausgangssignal kann auch negativ werden, was der um 
180 Grad verschobenen Phasen, bzw. einem negativen Amplitudenfaktor 
entspricht. Rauschen hat im Idealfall (nach genügend langem Mitteln) 
keinen Einfluss auf die Linearität. Der Lockin führt halt gerade keine 
Betragsbildung durch sondern die Projektion auf eine Fourier-komponente, 
und damit eine lineare Funktion.

Phillip F. schrieb:

> Ich lege nacheinander Sinussignale unterschiedlicher
> Amplitude an den Aktivgleichrichter im Link oben und
> notiere mir jeweils die tiefpassgefilterte (Kondensator
> parallel zu 2R2) Ausgangsspannung. Bekomme ich dann
> einen linearen Verlauf, also ein Gerade, auf der die
> Punkte (Eingangsspannung, Gleichspannungswert) liegen?

Ja.

Lurchi schrieb:
> Ein Offset der OPs, oder auf dem Eingansgsignal gibt für den aktiven
> Gleichrichter eine Nichtlinearität, vor allem bei kleinen Amplituden.
> Ohne Offset oder sonstige ähnlich Fehler hätte man einen linearen
> Zusammenhang von AC Amplitude zum gefilterten DC Ausgang. Auch Rauschen
> gibt schon Fehler ähnlich wie ein Offset, denn damit kann das
> Ausgangssignal nicht ganz bis 0 runter.
> Die Betragsfunktion ist nicht linear:  |A| + |B| ist nicht immer gleich
> | A+B|.

Vielen Dank.

Wenn durch eine Offsetspannung auf dem Eingangssignal die Halbwellen am 
Ausgang des Gleichrichters unterscheidlich hoch sind, bekomme ich dann 
keinen linearen Verlauf, wenn ich die gleichgerichtete Ausgangsspannung 
über den Eingangsspannungen auftrage?

Gruß
Phillip

Phillip F. schrieb:

> Wenn durch eine Offsetspannung auf dem Eingangssignal die
> Halbwellen am Ausgang des Gleichrichters unterscheidlich
> hoch sind, bekomme ich dann keinen linearen Verlauf, wenn
> ich die gleichgerichtete Ausgangsspannung über den
> Eingangsspannungen auftrage?

Das wirst Du schon nachrechnen müssen :)

Nach kurzer Betrachtung diverser Grenzfälle würde ich
sagen: Nein. Der Verlauf ist im Bereich kleiner Spannungen
nicht linear.

Leider verstehe ich es noch nicht. Bitte helft mir kurz.

Also, dass die Betragsfunktion nicht linear ist, verstehe ich. Wieso 
erhält man dann eine lineare Beziehung zwischen Eingangsamplituden und 
gefiltertem Ausgangssignal beim Aktivgleichrichter?

Liegt es an dem Tiefpassfilter, der die Linearität wieder herstellt?


Gruß
Phillip

Vielen Dank Helmut für Deine Mühe.

Kann ich die Nichtlinearität auch durch Aufnehmen einer Messreihe 
beweisen, sofern der Offset groß ist?


Gruß
Phillip

Phillip F. schrieb:

> Also, dass die Betragsfunktion nicht linear ist, verstehe
> ich. Wieso erhält man dann eine lineare Beziehung zwischen
> Eingangsamplituden und gefiltertem Ausgangssignal beim
> Aktivgleichrichter?

Nein -- erhält man ja nicht, nicht im allgemeinen Fall.

Für BESTIMMTE Klassen von Signalen klappt es, so z.B. für
solche, die mittelwertfrei sind und deren Verlauf im
Positiven und im Negativen spiegelsymmetrisch ist (wie
der Sinus).

Aber schon beim Sinus mit Offset klappt es nicht mehr,
wie Helmut dankenswerterweise demonstriert hat.

Vielen Dank.

Wichtig war mir der Offset, der auf der Eingangsspannung liegt. Durch 
eine externe Störung beispielsweise.


Gruß
Rolf

Phillip F. schrieb:

> Kann ich die Nichtlinearität auch durch Aufnehmen
> einer Messreihe beweisen, sofern der Offset groß ist?

Selbstverständlich muss das gehen.

Possetitjel schrieb:
> Phillip F. schrieb:
>
>> Also, dass die Betragsfunktion nicht linear ist, verstehe
>> ich. Wieso erhält man dann eine lineare Beziehung zwischen
>> Eingangsamplituden und gefiltertem Ausgangssignal beim
>> Aktivgleichrichter?
>
> Nein -- erhält man ja nicht, nicht im allgemeinen Fall.
>
> Für BESTIMMTE Klassen von Signalen klappt es, so z.B. für
> solche, die mittelwertfrei sind und deren Verlauf im
> Positiven und im Negativen spiegelsymmetrisch ist (wie
> der Sinus).
>
> Aber schon beim Sinus mit Offset klappt es nicht mehr,
> wie Helmut dankenswerterweise demonstriert hat.

Gut zu wissen. Warum ist das so? Kann man die Theorie dazu nachlesen?

Gruß
Phillip

Helmut S. schrieb:
> Helmut S. schrieb:
>> Bei 10mV Offsetspannung solltest du halt einen Abschwächer einbauen
>> damit du ein Eingangssignal ab 1mV Amplitude erzeugen kannst. Wenn der
>> Opamp natürlich zufällig fast 0mV Offset hat, dann kann man auch keinen
>> Totbereich erkennen.
>
> Du könntest ja zum Messen 10mV Offset gezielt an den Pluseingang des
> Opamps anlegen um den simulierten Totbereich in deiner Messung
> nachzuweisen.

Danke Helmut für die Unterstützung.

Aber der Nachweis klappt auch, wenn das Eingangssignal nicht symmetrisch 
ist, sondern einen kleinen Offset besitzt. Auf dem Signal sitzt eine 
UKW-Störung und die OPVs rauschen auch noch. In der Messreihe dürfte 
dann keine Gerade herauskommen?

Gruß
Phillip

Na Phillip oder lieber Feldmüller oder vielleicht doch besser 
Der_Carsten  oder Rolf -- neuen Thread aufgemacht? In Deinen anderen 
Threads antwortet wohl keiner mehr?  Ist ja bei den letzten Fragen auch 
kein Wunder.

Hast wohl wieder mal keine Lust zum Lernen? Ja gut im Forum fragen ist 
ja einfacher und weniger mühselig.

Possetitjel schrieb:
> Für BESTIMMTE Klassen von Signalen klappt es, so z.B. für
> solche, die mittelwertfrei sind und deren Verlauf im
> Positiven und im Negativen spiegelsymmetrisch ist (wie
> der Sinus).

Wie kann man verstehen, warum das so ist?
Warum muss es mittelwertfrei sein?


Gruß
Phillip

Langsam fällt der Groschen.
Danke Helmut.
Würde sich dies im Ausgangssignal auch dadurch bemerkbar machen, dass 
nicht alle Halbwellen gleich "hoch" sind?


Gruß
Phillip

Helmut S. schrieb:
> Phillip F. schrieb:
>> Langsam fällt der Groschen.
>> Danke Helmut.
>> Würde sich dies im Ausgangssignal auch dadurch bemerkbar machen, dass
>> nicht alle Halbwellen gleich "hoch" sind?
>>
>>
>> Gruß
>> Phillip
>
> Ich habe mal den Glättungskondensator am Ausgang weggemacht damit man
> das besser sieht.
> Offset +50mV, Amplitude 200mV
> Meine Gleichrichterschaltung macht mal 0,5. Durch Halbierung von 2
> Widerständen könnte man auch mal 1 machen - doppelte Augangsspannung.

Danke.
Ich meine eine Verstärkung von 1 und dann einen Offset im 
Sinuseimgamhssignal.

Gruß
Phillip

Helmut S. schrieb:
> Meine Simulation zeigt genau das was du sehen wolltest. Ein Offset
> im
> Eingangssignal ergibt ungleiche Halbwellen am Ausgang.

Vielen Dank Helmut.

Eine Frage dann noch. Wenn ich die ungleichen Halbwellen jetzt wieder 
glätte und eine Messreihe aufnehme, ergibt es dann keine Gerade?


Gruß
Phillip

Das kann doch nicht sein, Lurchi sagte doch, dass durch den Offset keine 
Geradezwischen den Messwerten Eingang/Ausgang mehr herauskommt.


Gruß
Phillip

Ich verstehe das nicht.
Auch wenn die Halbwellen unterschiedlich hoch sind, gibt es einen 
linearen Zusammenhang zwischen AC-Amplituden und Ausgangsgleichspannung. 
Habe es so gemessen.
Wie sieht ein nichtlinearer Verlauf aus beim Präzisionsgleichrichter?


Gruß
Phillip

Helmut S. schrieb:
> Wenn das Signal eine Offstespannung OF hat, dann gibt es einen
> Totbereich am Ausgang bis die Eingangsamplitude(x-Achse) größer als die
> Offsetspannung(10mV) des Sinus ist. Im Beispiel wurde mit -10mV, 0mV und
> +10mV simuliert. Mit +Offset und -Offset ergibt sich die gleiche Kurve.
> Deshalb sieht man nur 2 Kurven im Ergebnis.

Hallo Helmut,

ich habe noch einmal nachgedacht. Bedeutet es, dass sie Kennlinie des 
Präzisionsgleichrichters nicht linear ist, weil sie nicht durch den 
Nullpunkt geht? Das heißt, wenn das Eingangssignal kleiner ist als die 
Offsetspannung, ändert sich das Ausgangssignal nicht. Weil die Kennlinie 
sozusagen halbe U-Form besitzt. Der Teil weiter rechts wäre wieder 
linear.

Gruß
Phillip

@Helmut:
Glaube mir es ist besser wenn Du die Reißleine ziehst, das Ganze wird 
eine never ending Story. Schau Dir noch mal den Verlauf des Threads an 
oder schau mal in seine anderen Threads, dann weist Du was ich meine.
Ich spreche da aus eigener Erfahrung - habe mir das ein gutes halbes 
Jahr angeschaut und auch viel zu lang mit gemacht.

Vielen Dank Helmut für Deine Mühe und Geduld.

Lass Dich nicht von diesem Zeno irritieren. Er hat die Meinung, dass man 
keine Fragen stellen darf, sondern alles schon wissen muss. Viele 
mittelmäßige Dozenten vertreten eine ähnliche Meinung.

Man darf also nicht einmal fragen, ob ein aktiver Gleichrichter ein 
lineares Verhalten aufweist.

Er hätte die Fragen in diesem Thread einfach beantworten können.


Gruß
Phillip

Hallo Lurchi,

Ich habe den Präzisionsgleichrichter soweit jetzt verstanden.
Eine Sache wäre da aber noch:

Was ist, wenn ich ein Signal gleichrichte, das einen Offset hat, aber 
größer ist als dieser. Wie kann ich zeigen, dass die Linearität dadurch 
auch sinkt?
Sinkt die Linearität, weil die Gleichrichtung wegen des Offsets nicht 
bis null herunterkommt?

Danke
Phillip

Phillip F. schrieb:
> Lass Dich nicht von diesem Zeno irritieren. Er hat die Meinung, dass man
> keine Fragen stellen darf, sondern alles schon wissen muss.

Nein man muß nicht alles wissen und man darf sehr wohl Fragen stellen. 
Wenn man aber an einem Masterabschluß im Fach E-Technik/Elektronik 
schreibt, dann sollte schon ein gewisses Niveau gewahrt bleiben. Sinn 
und Zweck eines Studiums ist es sich Wissen selbst zu erarbeiten, aber 
das hast Du immer noch nicht begriffen. Es gibt genug (Lehr)Bücher wo 
genau das beschrieben ist. Wie haben sich wohl die anderen (die Dir hier 
antworten) ihr Wissen erarbeitet?
Helmut hat sich sogar Zeit genommen und hat Simulationen zu Deinem Thema 
gemacht. Dies hättest Du auch selbst tun können - an der Uni hat man 
auch die Möglichkeiten dazu. Aber Du bist zu faul Dir Wissen selbst zu 
erarbeiten.

Phillip F. schrieb:
> Viele
> mittelmäßige Dozenten vertreten eine ähnliche Meinung.
Bei Deinem Wissensstand und dem Niveau Deiner Fragen ist diese Aussage 
schon eine Frechheit. Ich wette das diese "mittelmäßigen" Dozenten Dir 
sehr schnell Deine Grenzen aufzeigen können, da Du noch lange kein 
Mittelmaß sondern noch ganz weit unten bist. Da wo diese Leute schon 
sind willst Du noch hinkommen, aber bei Deiner Arbeitsweise wirst Du das 
nicht schaffen.

Phillip F. schrieb:
> Er hätte die Fragen in diesem Thread einfach beantworten können.

Ja vielleicht hätte ich die Fragen beantworten können. Vielleicht hätte 
ich aber auch erst mal ein Buch zur Hand genommen um es nachzulesen.

Moin Lurchi,

könntest Du mir die Frage beantworten. Mir ist es nicht klar.

Wenn also ein Offset auf dem Eingangssignal liegt, dass Eingangssignal 
aber sehr viel größer ist. Sinkt trotzdem die Linearität des 
Präzisionsgleichrichters, weil er durch den Offset nicht auf Null 
herunterkommt?
Aber eine Messung von diesen AC-Amplituden ist trotzdem linear zu den 
geglätteten DC-Ausgangsamplituden.

Gruß
Phillip

Harald W. schrieb:
> Helmut S. schrieb:
>
>> Du könntest ja zum Messen 10mV Offset gezielt an den Pluseingang des
>> Opamps anlegen um den simulierten Totbereich in deiner Messung
>> nachzuweisen.
>
> Noch besser wäre es, gezielt am Eingang eine Spannung anzulegen,
> die den individuellen Offset gerade kompensiert. Das klappt
> zumindest solange ganz gut, wie es keine grösseren Temperatur-
> schwankungen gibt.
>
> Dann braucht man sich auch nicht mehr darum streiten, ob der
> Offset nun stört oder nicht.

Guten Morgen Harald,

Du hast natürlich Recht.
Worauf ich hinaus will: Ich will eben zeigen, dass ein dem 
Eingangssignal überlagerter Offset zur Verschlechterung der Linearität 
beiträgt, auch wenn das Eingangssignal deutlich größer als der Offset 
ist. Würde sich eine verschlechterte Linearität in einer 
Regressionsgeraden bemerkbar machen?


Gruß
Phillip

Harald W. schrieb:
> Phillip F. schrieb:
>
>> Würde sich eine verschlechterte Linearität in einer
>> Regressionsgeraden bemerkbar machen?
>
> Nun, wenn es eine einfache Lösung für ein Problem gibt, kümmere
> ich mich im allgemeinen nicht mehr darum, welche Auswirkungen
> ein leicht zu behebender Fehler hat. Sowas nennt man dann wohl
> Pragmatismus. :-)

Ja, aber es geht mir nicht um eine funktionierende Schaltung, sondern um 
den messtechnischen Nachweis der Linearitätsverschlechterung bei einem 
Offset, wenn das Eingangssignal durch seine Größe jedoch den 
Präzisionsgleichrichter im linearen Bereich aussteuert.


Gruß
Phillip

Moin Lurchi,

könntest Du mir die Frage beantworten. Mir ist es nicht klar.

Wenn also ein Offset auf dem Eingangssignal liegt, dass Eingangssignal
aber sehr viel größer ist. Sinkt trotzdem die Linearität des
Präzisionsgleichrichters, weil er durch den Offset nicht auf Null
herunterkommt?
Aber eine Messung von diesen AC-Amplituden ist trotzdem linear zu den
geglätteten DC-Ausgangsamplituden.

Gruß
Phillip

Phillip F. schrieb:
> Moin Lurchi,
>
> könntest Du mir die Frage beantworten. Mir ist es nicht klar.
>
> Wenn also ein Offset auf dem Eingangssignal liegt, dass Eingangssignal
> aber sehr viel größer ist. Sinkt trotzdem die Linearität des
> Präzisionsgleichrichters, weil er durch den Offset nicht auf Null
> herunterkommt?
> Aber eine Messung von diesen AC-Amplituden ist trotzdem linear zu den
> geglätteten DC-Ausgangsamplituden.
>
> Gruß
> Phillip

Merkste was? Lurchi hat keine Lust mehr.

Du kannst eben keine Antworten erzwingen und da nützt es auch nichts 
wenn man die gleiche Frage mehrfach hintereinander stellt.

Dieses bescheuerte Lurchi wirft sehr gute Aspekte ein, aber beantwortet 
Fragen nicht, die sich sofort daraus ergeben.

Der hat sich doch kein Wissen angeeignet, der hat nur Definitionen 
werbespruchmäßig auswendig gelernt.

Kopfschüttel
Phillip

Phillip F. schrieb:
> Dieses bescheuerte Lurchi wirft sehr gute Aspekte ein, aber beantwortet
> Fragen nicht, die sich sofort daraus ergeben.
>
> Der hat sich doch kein Wissen angeeignet, der hat nur Definitionen
> werbespruchmäßig auswendig gelernt.
>
> Kopfschüttel
> Phillip

Bist Du nicht ganz bei Sinnen? Bringst selbst Nichts auf die Reihe und 
machst Leute dumm an, die Dir geholfen haben. Du bist entweder völlig 
respektlos oder krank. Für Letzteres gibt es Einrichtungen wo man so 
etwas behandeln kann.

Hoffe, Dir wird wieder ganz schön übel.

Phillip F. schrieb:
> Hoffe, Dir wird wieder ganz schön übel.

Nö mittlerweile nicht mehr!

Phillip F. schrieb:
> Dieses bescheuerte Lurchi wirft sehr gute Aspekte ein, aber beantwortet
> Fragen nicht, die sich sofort daraus ergeben.
>
> Der hat sich doch kein Wissen angeeignet, der hat nur Definitionen
> werbespruchmäßig auswendig gelernt.
>
> Kopfschüttel
> Phillip

Jetzt reichts wirklich.

In der Prüfungsordnung deines Studiengangs steht unter §22 Absatz 10:
"Bei  der  Abgabe  der  Master-Arbeit  hat  die  oder  der Studierende 
schriftlich  an  Eides  statt  zu  versichern,  dass sie ihre oder er 
seine Arbeit bzw. bei einer Gruppenarbeit ihren oder seinen entsprechend 
gekennzeichneten  Anteil an der Arbeit selbstständig verfasst und keine 
anderen als die  angegebenen  Quellen  und  Hilfsmittel  benutzt  sowie 
Zitate kenntlich gemacht hat. " Lies es nach!

Wenn du so weitermachst, werde ich an deiner Hochschule nachzufragen, ob 
all das, was du hier unter den Nicknames Phillip, Rolf, Student, 
Feldmüller, Fragen-Brainstormer ... veranstaltest, mit dieser Regelung 
in deiner Prüfungsordnung vereinbar ist.

Moin.

Ich möchte mich bei Lurchi und Zeno für die Wortwahl entschuldigen und 
noch einmal für die Unterstützung bedanken.

Gruß
Phillip F.

Achim S. schrieb:
> Wenn du so weitermachst, werde ich an deiner Hochschule nachzufragen, ob
> all das, was du hier unter den Nicknames Phillip, Rolf, Student,
> Feldmüller, Fragen-Brainstormer ... veranstaltest, mit dieser Regelung
> in deiner Prüfungsordnung vereinbar ist.

Moin Achim.

Verstanden.

Gruß
Phillip F.

Achim S. schrieb:
> Jetzt reichts wirklich.  ........

Klasse! Endlich mal Klartext geredet. Glückwunsch.

Phillip F. schrieb:
> Verstanden.

gut, geht in Ordnung.

Achim

Achim S. schrieb:
> Wenn du so weitermachst, werde ich an deiner Hochschule nachzufragen,

Ähhh woher kennst Du denn seine Hochschule??? bist Du vielleicht sogar 
einer dieser Zitat: "mittelmäßigen Dozenten"?