Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Funktion einer Analogschaltung zur kontinuierlichen Phasenverschiebung


von -gb- (Gast)


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Ich habe eine spezielle Funktion und frage mich, wie ich sie realisieren 
soll. Aus den Reihen der Analogtechniker bekam ich zu hören, dass das 
u.U. mit einer Schaltung zu machen sein könnte. Da ich das Ganze in 
Software brauche, habe ich nun die Idee, das Prinzip der Schaltung zu 
verstehen, um es dann umzusetzen.

Ich beschreibe mal, was ich brauche:

Ich habe digitale Daten von einem AD-Wandler, die in Echtzeit in ein 
System fließen, dort bearbeitet werden und direkt rausgehen. Die 
Datenrate sind wahrscheinlich 100kHz ... 200kHz mit 16 Bit, Daten in 
Signed integer von -30.000 bis +30.000.

Nun sollen die tiefen Anteile des Datenstroms unter der optischen 
Reaktionsschwelle von geschätzt 24Hz einstellbar um 0...2ms verschoben 
werden, während höhere immer weniger verschoben werden bis maximal 1ms. 
Das Ganze soll einigermassen linear und kontinuierlich sein und sich bis 
zur Blitzschwelle von etwa 5.. 10kHz erstrecken.

Angeblich geht das mit einem analogen Filter, das eine veriable 
Gruppenlaufzeit / Phasenverzögerung hat - bestehen aus einem Hochpass 
und einem Tiefpass, die zu einem Allpass summieren mit passenden 
Eckfrequenzen.

Für den Anfang hätte ich gesagt, teste ich einfach mit folgender 
Konfiguration und addiere dann noch eine kontinuierliche 
Phasenverschiebung.

Ich bräuche also zunächst folgenden ungefähren Frequenzgang (in der 
Annahme, dass das logarithmisch geht):

   10Hz : 1,0 ms
   20Hz : 1,0 ms
   -------------  Eckfrequenz 1
   40Hz : 0,9 ms
   80Hz : 0,8 ms
  160Hz : 0,7 ms
  320Hz : 0,6 ms
  680Hz : 0,5 ms
 1350Hz : 0,4 ms
 2700Hz : 0,3 ms
 5400Hz : 0,2 ms
10800Hz : 0,1 ms
----------------  Eckfrequenz 2
21000Hz : 0,0 ms
30000Hz : 0,0 ms

Wie liesse sich die Funktion einer solchen Analogschaltung beschreiben?

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,

im Prinzip suchst Du nach der Rechenvorschrift für ein digitales 
Allpassfilter. Zum warm werden könnten diese ausführlichen 
Beschreibungen  hier nützlich sein:

https://www.dsprelated.com/freebooks/pasp/Allpass_Filters.html
https://ccrma.stanford.edu/~jos/pasp/Example_Allpass_Filters.html

 MfG

: Bearbeitet durch User
von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Ja, das wird mit einer Anhaeufung von Allpaessen machbar sein. Aber, um 
die Freude zu daempfen: Nicht mit den vorgegebenen Zeiten.
Sondern eher sowas von dem Kaliber:

   10Hz :10,0 ms
   20Hz :10,0 ms
   -------------  Eckfrequenz 1
   40Hz : 9,9 ms
   80Hz : 9,8 ms
  160Hz : 9,7 ms
  320Hz : 9,6 ms
  680Hz : 9,5 ms
 1350Hz : 9,4 ms
 2700Hz : 9,3 ms
 5400Hz : 9,2 ms
10800Hz : 9,1 ms
----------------  Eckfrequenz 2
21000Hz : 9,0 ms
30000Hz : 9,0 ms

Nagelt mich nicht auf die genauen Zahlen fest; aber die 
Gesamtverzoegerung ist bei so Laufzeitequalizern gerne deutlich 
groesser, als das, was man eigenlich haben will.

Gruss
WK

von Analog OPA (Gast)


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Mit einem Doppel-T-Filter HIHI-Pass + LOW-Pass müsste sich das Im 
Prinzip auch machen lassen. Hochpass mit Phasenverschiebung der Tiefen 
und Tiefpass mit Phasenverschiebung der Höhen. Müssen eben die 
Phasenverschiebungen berechnet und ein Kompromiss gefunden werden.

Das Verhalten kommt aber garantiert nicht so eckig und linear heraus, 
wie der TE das möchte.

von Jochen F. (jamesy)


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Wenn mas so etwas anpaßt, müßte es doch gehen, und die Parameter kann 
man durch Simulation anpassen.
Link: http://images.elektroda.net/74_1331816815.jpg

von Longe Range Wireless Phone (Gast)


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> Wie liesse sich die Funktion einer solchen Analogschaltung beschreiben?

Das nennt sich Polyphasenfilter.

Abgesehn von:  0 ms sollte das schon machbar sein.
Ist aber nuex fuer Laien.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Hups, hab' grad nochmal das gelesen:

Georg B. schrieb:
> einstellbar um 0...2ms verschoben
> werden,

Damit ist die analoge Allpassloesung raus, wuerd' ich sagen.

Und auch die digitale wird durch die Forderung nach Einstellbarkeit der 
Laufzeit bei konstantem Amplitudengang nochmal knackiger.
Bei konstanter Laufzeitdifferenz waeren das halt 1..N Allpaesse, deren 
Kettenschaltung dann das gewuenschte Verhalten je nach Anzahl N, die man 
bereit ist zu investieren, mehr oder weniger gut approximiert.
Diese Approximation, die dann fuer die N Allpaesse jeweils Frequenz und 
Guete liefert, ist was, wofuer es bei Matlab eine Funktion (iirc in 
irgendeiner Signalverarbeitungs-Toolbox) gibt, die es bei GNU-Octave 
(noch?) nicht gibt. Da darf man sich dann was selber basteln.

Und wenn das dann auch spaeter noch einstellbar sein soll, dann steigt 
a.) der Rechenaufwand und b.) der Aufwand, die einzelnen Allpaesse dann 
alle zur Laufzeit passend einzustellen. Da hat man analog ueberhaupt 
keine Chance, imho.

Gruss
WK

EDIT: Ach ja, diese Loesung mit getrennten Hoch- und Tiefpaessen halt' 
ich auch fuer unmoeglich. Das kriegt man nicht mit vernuenftigem Aufwand 
wieder phasenrichtig zusammengeschaltet: Also hat man dann "Hubbel" im 
Amplitudenfrequenzgang.

: Bearbeitet durch User
von -gb- (Gast)


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Wir können das wohl besser in einem anderen Beitrag weitertreiben. Ich 
hatte ohnehin einen Beschreibungsfehler in der Kennlinie:

Beitrag "frequenzabhängige Phasenverschiebung erzeugen"

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