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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Signal ohne Phasenverschiebung Filtern


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von H. B. (communicator9)


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Ich habe nicht viel Ahnung von Analogtechnik, also nicht gleich 
Auslachen.
Ich erzeuge mit einem Controller ein PWM Signal mit einer Frequenz von 
400kHz
moduliert von einem Sinussignal von 0,5Hz - 20 Hz.
Mit diesem Signal (AD Modulation) wird ein Class-D Verstärker 
angesteuert (ist aber keine Audio Anwendung).
Ich benötige nun dieses 0,5Hz - 20Hz Signal in diesem Gerät auch als 
demoduliertes Sinussignal. Ich habe erst versucht mit einem 
Tiefpassfilter das Nutzsignal aus dem PWM rauszufiltern, aber da kommt 
es zu einer Phasenverschiebung.
Wie kann ich das Signal ohne eine Phasenverschiebung bekommen?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Da das Sinussignal im Controller bereits vorliegt, könntest du einen DAC 
anschliessen und dem den Sinus zuschieben.

von H. B. (communicator9)


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Matthias S. schrieb:
> Da das Sinussignal im Controller bereits vorliegt, könntest du einen DAC
> anschliessen und dem den Sinus zuschieben.

Danke für die Antwort, das wäre eine Möglickeit.
Versursacht eigentlich der Class-D Verstärker durch seine Ausgngsfilter 
auch eine Phasenverschiebung gegenüber seinem Eingangssignal?

von c-hater (Gast)


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H. B. schrieb:

> Danke für die Antwort, das wäre eine Möglickeit.
> Versursacht eigentlich der Class-D Verstärker durch seine Ausgngsfilter
> auch eine Phasenverschiebung gegenüber seinem Eingangssignal?

Natürlich. Alles andere würde unser Universum in seinen Grundfesten 
erschüttern, weil dadurch das Prinzip der Kausalität verletzt werden 
würde.

Das gilt übrigens für jeden Filter, nicht nur für die Ausgangsfilter von 
Class-D Verstärkern...

OMG..

von H. B. (communicator9)


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c-hater schrieb:
> H. B. schrieb:
>
>> Danke für die Antwort, das wäre eine Möglickeit.
>> Versursacht eigentlich der Class-D Verstärker durch seine Ausgngsfilter
>> auch eine Phasenverschiebung gegenüber seinem Eingangssignal?
>
> Natürlich. Alles andere würde unser Universum in seinen Grundfesten
> erschüttern, weil dadurch das Prinzip der Kausalität verletzt werden
> würde.
>
> Das gilt übrigens für jeden Filter, nicht nur für die Ausgangsfilter von
> Class-D Verstärkern...
>
> OMG..

Das trifft aber nicht für einen Class D Verstärker zu der sein 
Eingangssignal direkt Digital als PWM bekommt.
Hier dürfte es doch nur durch die Schaltzeiten der H-Brücken MOSFETs zu 
minimalen Latenzzeiten im Nanosekunden Bereich kommen.

von Der Zahn der Zeit (Gast)


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H. B. schrieb:
> Das trifft aber nicht für einen Class D Verstärker zu der sein
> Eingangssignal direkt Digital als PWM bekommt.

Es geht aber nicht um verstärken, sondern um filtern.

von Jens G. (jensig)


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H. B. (communicator9)

>Ich benötige nun dieses 0,5Hz - 20Hz Signal in diesem Gerät auch als
>demoduliertes Sinussignal. Ich habe erst versucht mit einem
>Tiefpassfilter das Nutzsignal aus dem PWM rauszufiltern, aber da kommt
>es zu einer Phasenverschiebung.
>Wie kann ich das Signal ohne eine Phasenverschiebung bekommen?

Bei 400kHz PWM und 20Hz Signal muß man die obere Grenzfrequenz des 
Filters ja nicht so tief legen, daß es zu einer signifikanten 
Phasenverschiebung kommt. Eine obere fg von wenigen 100Hz sollte doch 
die Verschiebung gegen Null werden lassen. Es sei denn, Du hast ganz 
besondere Anforderungen an die Phasenverschiebung. Dann mußt Du die hier 
aber mal nennen. "so gut wie möglich" gilt hier aber nicht...

von H. B. (communicator9)


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Jens G. schrieb:
> H. B. (communicator9)
>
>>Ich benötige nun dieses 0,5Hz - 20Hz Signal in diesem Gerät auch als
>>demoduliertes Sinussignal. Ich habe erst versucht mit einem
>>Tiefpassfilter das Nutzsignal aus dem PWM rauszufiltern, aber da kommt
>>es zu einer Phasenverschiebung.
>>Wie kann ich das Signal ohne eine Phasenverschiebung bekommen?
>
> Bei 400kHz PWM und 20Hz Signal muß man die obere Grenzfrequenz des
> Filters ja nicht so tief legen, daß es zu einer signifikanten
> Phasenverschiebung kommt. Eine obere fg von wenigen 100Hz sollte doch
> die Verschiebung gegen Null werden lassen. Es sei denn, Du hast ganz
> besondere Anforderungen an die Phasenverschiebung. Dann mußt Du die hier
> aber mal nennen. "so gut wie möglich" gilt hier aber nicht...

Ich mache das so wie du es beschreibst.
Dann gebe ich das gleiche PWM Signal nochmal vom Controller aus und 
filtere mit einem Filter das dem der Class D Endstufe entspricht.
Die Phasenverschiebung durch die Filter gleiche ich damit aus, es bleibt 
nur noch die Phasenverschiebung durch die Schaltzeiten des Verstärkers.
Die sind so minimal dass ich damit leben kann.
Ich könnte auch noch die Phasenverschiebung messen und dann das zweite 
PWM in der Phase angleichen, aber das ist gar nicht nötig.

von Michel M. (elec-deniel)


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Gibt es eine Übersichts-Schaltung ?!  :-)

so etwas in der 1. Stufe zur Simulation der Erzeugung der PWM ?!   ... 
:-)
Beitrag "LTspice: PWM Erzeugung"

Zur einfacheren Erzeugung einer PWM mit Quellen für die Simulation 
nachfolgender Filter-Stufen
http://ltwiki.org/files/LTspiceIV/examples/Robertugo/Misc/Pwm_behavioral.asc

Filter ?!
Beitrag "Re: Mehrstufiges passives Filter vs. Sallen-Key-Filter als DAC"
https://rf-tools.com/lc-filter/

von M. K. (sylaina)


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H. B. schrieb:
> Wie kann ich das Signal ohne eine Phasenverschiebung bekommen?
Gar nicht in der realen Welt. Da hat jeder Filter eine 
Phasenverschiebung zur Folge. Man könnte sie aber ausrechnen und ggf. 
damit arbeiten, du kennst ja dein Signal und deinen Filter, du suchst ja 
anscheinend keine Unbekannte bzgl. Signalverlauf ;)
Oder anders gefragt: Was soll denn Ziel der Aktion sein?
H. B. schrieb:
> Hier dürfte es doch nur durch die Schaltzeiten der H-Brücken MOSFETs zu
> minimalen Latenzzeiten im Nanosekunden Bereich kommen.

Und schon hast du ne Phasenverschiebung, hier mag sie aber nicht 
relevant sein aber sie ist da ;)

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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M. K. schrieb:
> Gar nicht in der realen Welt. Da hat jeder Filter eine
> Phasenverschiebung zur Folge.

So isses. Wenn der TE also gar keine Phasenverschiebeung gebrauchen 
kann, so klein sie auch sein mag, sollte man nicht über ein Filter aus 
der PWM das Signal rekonstruieren, sondern wie in Post 2 vorgeschlagen, 
den Controller gleich den Sinus ausgeben lassen. Dann hat man es in der 
Hand, die Verschiebung auf null zu programmieren.

von Michael B. (laberkopp)


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H. B. schrieb:
> Wie kann ich das Signal ohne eine Phasenverschiebung bekommen?

Analog: Gar nicht.
Dazu müsste die Analogelektronik wissen, wie sich das Signal in der 
Zukuft verändern wird.
Hellseherelektronik gibt es noch nicht.

Matthias S. schrieb:
> Da das Sinussignal im Controller bereits vorliegt, könntest du einen DAC
> anschliessen und dem den Sinus zuschieben.

Das wird der einzige Weg sein, dein Controller weiss, was er demnächst 
tun
wird.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Michael B. schrieb:
> Hellseherelektronik gibt es noch nicht.

Auch Prophetschaltung genannt. Daran haben sich schon Generationen von 
Ingenieuren die Zähne ausgebissen :-P

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