PWM als DAC - Opamp am Ausgang?

Oder du benutzt ein fast gewöhnliches Schaltnetzteil, dessen 
Referenzspannung nicht wie üblich fix ist sondern per PWM generiert 
wird.

Axel S. schrieb:
> Jan schrieb:
> Ich
> möchte die erzeugte Gleichspannung aber nutzen um damit z.B. einen
> Mikrocontroller zu betreiben. Wie macht man das in der Praxis?
>
> Mit einem Netzteil. Für 5V bekommt man die als USB-Netzteile förmlich
> nachgeworfen. Falls man 3.3V braucht, kann man einen einfachen
> Spannungsregler a'la LT1117 nachschalten.
>
> Warum möchtest du die Betriebsspannug deines µC mit einer PWM, gar noch
> aus einem FPGA einstellen? Das ergibt doch gar keinen Sinn.

Google mal nach fault injection/Volltage glitching. Den fpga brauche ich 
für diverse Timing Geschichten und parallele Abläufe. Genau genommen 
will ich keinen Mikrocontroller versorgen, sondern ihn auf diese 
Spannung "runterziehen", das war nur ein Beispiel.

Danke für die Antworten. Meine Frage ist geklärt.

Jan schrieb:
> Meine Frage ist geklärt.

Vielleicht ist doch noch interessant, wie Atmel es beim STK500 für die 
Targetspannung gelöst wurde. Der Schaltplan ist im Netz zu finden.

Abdul K. schrieb:
> Da ist ein DAC sicherlich passender. Die paar mehr Pins am FPGA mußte
> halt investieren. Eine reine PWM ist viel zu langsam.
Das PWM wird nicht zum Schalten benutzt, es geht an einen Analog 
Multiplexer, der zwischen der Betriebsspannung und der PWM generierten 
Spannung hin- und her schaltet.

Jan schrieb:
> Das PWM wird nicht zum Schalten benutzt, es geht an einen Analog
> Multiplexer, der zwischen der Betriebsspannung und der PWM generierten
> Spannung hin- und her schaltet.

Den Satz verstehe ich so:

1

Betriebsspannung o----------------------+

2

                                        |

3

PWM Signal o---+---[Tiefpass]----+      |

4

               |                 |      |

5

               |                 o      o 

6

               +-------------------\         Analog Mux

7

                                    \

8

                                     o

9

                                     |

10

                                     |

11

                                     o

12

                                     Ausgang

So ergibt es aber keinen Sinn, oder ich erkenne ihn bloß nicht.

Hallo Stefan,

so hier, der MUX wird durch den FPGA geschaltet. Man kann dann zwischen 
3,3V und 0-3.3V hin und herschalten.

Betriebsspannung o----------------------+
                                        |
PWM Signal o---+---[Tiefpass]----+      |
                                 |      |
                                 o      o
                                   \    Analog Mux
                                    \
                                     o
                                     |
                                     |
                                     o
                                     Ausgang

Klaus R. schrieb:
> Du arbeitest mit FPGA aber weißt nicht so recht wie Du einen OPV
> einsetzen sollst.
Das eine hat mit dem anderen nichts zu tun. :) Einen FPGA zu 
programmieren ist keine Raketenwissenschaft. Und ja, ich habe bisher 
noch nie eine Schaltung mit einem OPV gemacht. Ist das ein Problem? 
Nein, dann bringe ich es mir jetzt eben bei. Es ist noch kein Meister 
vom Himmel gefallen.
Eure Reaktion ist übrigens der Grund, warum ich eigentlich nicht 
schreiben wollte, um was es geht. Ich finde es sehr schade, dass in 
diesem Forum so viel Überheblichkeit herrscht.

> Wenn Du aus einem PWM Signal eine Gleichspannung machen möchtest ... wie
> Du schon sagtest: ... dann mit einem Tiefpassfilter filtern um eine
> Gleichspannung zu gewinnen.
>
> Diese Gleichspannung ist nach dem Filtern aber noch nicht sauber. Du
> solltest festlegen wie sauber die Spannung sein sollte. Danach muß das
> Filter ausgelegt werden. Bei geringen Ansprüchen genügt ein LC Filter.
> Du könnstest aber auch ein aktives Filter benötigen.
Das ist mir bewusst, aber auch für Filter höherer Ordnung gibt es 
genügend Beispiel im Internet. Ich kann ganz gut suchen. :)

> Was Du mit dieser Spannung beabsichtigst dürfte hier keinem so richtig
> klar sein. Du möchtest "einen Mikrocontroller auf diese Spannung
> "runterziehen"".
Die Schaltung gibt es bisher ja nicht, bisher gibt es mehrere 
Teilpropleme, die ich einzeln versuche zu lösen. Eine davon wurde hier 
beantwortet.

Jan schrieb:
> Würde man
> z.B. einen Opamp am Ausgang schalten und den als Stromverstärker
> (Spannungsverstärkung möchte man ja nicht) nutzen?

Würde man wohl tun müssen denn dein uC wird mehr Strom brauchen, als der 
RC-Tiefpass als Belastung verträgt.

Und, weil ein uC eine mit einem Kondensator abgeblockte 
Verosorgungsspannung sehen will, muss noch ein Abblockkondensator hinter 
den OpAmp, was nur manche OpAmps vertragen (unlimited cap, oder 
zumindest MC34072/LM6364/AD848/OP279 mit ihrem Maximalkondensator)

Warum man uC mit variabler Verosrgungsspannung betreiben will, gehört 
aber zu deinen Geheimnissen.

Ausserdem weiss ich nicht, ob dir klar its, wie das RC Gled auszulegen 
ist

     http://www.lothar-miller.de/s9y/archives/11-RC-Glied-fuer-PWM.html
    http://www.tij.co.jp/jp/lit/an/spraa88a/spraa88a.pdf

Jan schrieb:
> Und ja, ich habe bisher
> noch nie eine Schaltung mit einem OPV gemacht. Ist das ein Problem?

Nun, es lässt vermuten, daß der Weg bis zur funktionierenden Schaltung 
noch weit ist, wenn du schnell (alle) Grundlagen der Analogtechnik 
nachholen musst.

> Warum man uC mit variabler Verosrgungsspannung betreiben will, gehört
> aber zu deinen Geheimnissen.
Wer lesen kann, ist klar im Vorteil. Steht oben: Fault Injection

Etwas googlen und man landet z.B. hier:
https://chip.fail/

Seine "Lösung" hat einen Nachteil, man kann nur auf GND schalten. 
Manchmal möchte man aber die Versorgungsspannung etwas weniger 
einbrechen lassen.

> Würde man wohl tun müssen denn dein uC wird mehr Strom brauchen, als der
> RC-Tiefpass als Belastung verträgt.
Genau das, war der Ausgangspunkt meiner Frage. Die Folge war "Wie mache 
ich das am idealsten?" und mir fiel ein Opamp als Spannungsfolger ein. 
Da ich mir aber nicht sicher war, habe ich hier gefragt. Wo genau da 
jetzt mein Kapitalverbrechen liegt, erschließt sich mir noch nicht.

> Ausserdem weiss ich nicht, ob dir klar its, wie das RC Gled auszulegen
> ist.
Das ist mir klar und kein Problem.

MaWin schrieb:
> Nun, es lässt vermuten, daß der Weg bis zur funktionierenden Schaltung
> noch weit ist, wenn du schnell (alle) Grundlagen der Analogtechnik
> nachholen musst.
Nun, ein RC/LC Filter ist trivial. Für Filter höherer Ordnung z.b. mit 
Opamp gibt es Beispiele. Einen Opamp dahinter als Spannungsfolger sollte 
kein Problem sein. Ein Oszi habe ich da. Ich seh das Problem nicht. ;)

Andreas S. schrieb:
> Jan schrieb:
> Wo genau da jetzt mein Kapitalverbrechen liegt, erschließt sich mir noch
> nicht.
>
> Du hast bezüglich der eigentlichen Anwendung gelogen.
Wieso? Ihm ging es um ein Grundproblem für das er eine praxisnahe Lösung 
gesucht hat. Ihr habt angefangen ihn anzumachen. Was er damit macht, ist 
doch seine Sache.

Klaus R. schrieb:
> Schon als Schüler oder Student wirst Du dazu erzogen Dich gemäß den
> eigenen Fähigkeiten möglichst sachlich und präzise auszudrücken. Nach
> Deiner Ausbildung wird das von Dir eben erwartet.
Naja aber er hat doch genau gesagt, was er will. Statt ellenlanger 
Beschreibung was er genau vorhat, hat er das Problem auf ein paar Zeilen 
runter gebrochen.

> Auch wenn Du noch keine großen Erfahrungen in der Analogtechnik
> gesammelt hast, was Spannungen und Pegel sind weiß man auch in der
> Digitaltechnik.
Was mit seinem Problem ja nichts zu tun hat. Ihm war offensichtlich 
klar, dass der Ausgang des Tiefpass wenig belastbar ist. Also hat er 
sich überlegt, dass er eine Stromverstärkung bräuchte und hat hier 
gefragt.

Axel S. schrieb:
> Das ergibt doch gar keinen Sinn.
Klaus R. schrieb:
> Das klingt für mich etwas schrägt.
> ...
> Du arbeitest mit FPGA aber weißt nicht so recht wie Du einen OPV
einsetzen sollst.
Axel S. schrieb:
> Albern. Dafür ist PWM + Filterung viel zu langsam.

Udo S. schreib:
> Wie man in den Wald hineinruft, so schallt es heraus.
Sieht du den Widerspruch? Geh die Beiträge einfach mal von oben nach 
unten durch und dann schau mal, ab wann ich mich "verteidigt" habe.

Ansonsten: Die Abblockkondensatoren sind längst nicht mehr da, das ist 
alles in den Link oben beschrieben. Das doppelte "l" habe ich der 
Autokorrektur meine Smartphones zu verdanken. Ich konnte das nach dem 
Absenden nicht mehr ändern, da ich hier nicht angemeldet bin. Einen 
zusätzlichen Post wollte ich deshalb nicht absetzen.

Axel schrieb:
>> Ich finde es sehr schade, dass in
>> diesem Forum so viel Überheblichkeit herrscht.
> Ein recht typischer Anfall von Dunning-Kruger. Niveau sieht von unten
> betrachtet immer wie Arroganz aus.
Ich zweifel nicht daran, dass ihr mehr Fachwissen im Analogbereich habt. 
Überhaupt vergleiche ich mich nicht mit euch. Was ich als 
Überheblichkeit bezeichne, sind Aussagen wie die zitierten oben. Es geht 
also nicht um euer Fachwissen, sondern um den Ton. Man kann doch auch 
freundlicher miteinander kommunizieren.

Das mein "Google mal nach fault injection/Volltage glitching." 
unfreundlich rüber gekommen ist, tut mir Leid. Es war absolut nicht so 
gemeint.

@Klaus:
Dann habe ich das in den falschen Hals bekommen, tut mir Leid.

Ich bedanke mich nochmal für eure Antworten.

Jan schrieb:
>> Warum man uC mit variabler Verosrgungsspannung betreiben will, gehört
>> aber zu deinen Geheimnissen.
> Wer lesen kann, ist klar im Vorteil. Steht oben: Fault Injection

Steht dort

Beitrag "PWM als DAC - Opamp am Ausgang?"

nicht

sondern erst hier

Beitrag "Re: PWM als DAC - Opamp am Ausgang?"

und geklärt was du schon lange wusstest, uns nur im ersten Posting aus 
Faulheit nicht sagen wolltest, erst hier

Beitrag "Re: PWM als DAC - Opamp am Ausgang?"

Man nennt das Salamischeibentaktik. Kommt nicht gut an.

Bevor man mit solchem Gebastel anfängt, klärt man erst mal welche 
Parameter man einhalten muss, welche Spannungen, wie genau am IC, welche 
Stromaufnahme (inkl. peaks), wie shcnell gescaltte werden soll, und wie 
man sich das mit den Stützkondensatoren vorstellt, wohl erst vor dem 
Analogschalter und dahinter der IC, das dürfte aber den Anforderungen 
der IC Hersteller widersprechen, und was dann überhaupt so eine Messung 
soll, mit dem IC ausserhalb der vorgeschriebenen Benutzung.

Wenn die Parameter bekannt sind, kann man eine sinnvolle Lösung 
überlegen, bei ich zweifle, ob gerade ein FPGA sinnvoll und nötig ist 
wenn das Timing sowieso durch einen Tiefpass bestimmt wird.

Axel S. schrieb:
> Das ist schon mal besser, aber noch lange nicht problemlos. Anders als
> das Prinzipschaltbild suggeriert, ist ein Analogmultiplexer kein
> Schalter. Er hat z.B. einen deutlichen Innenwiderstand. Je nach
> Stromaufnahme deines Prüflings wird die Spannung am Ausgang des
> Multiplexers mehr oder weniger stark von der Eingangsspannung abweichen.
Theoretisch könnte man ja die Eingängen zusammenschalten, ebenso die 
Ausgänge (falls der Switch mehrere Ein- und Ausgänge hat). Damit müssten 
sich der Widerstand ja um Faktor n verringern.

> Nicht zu vergessen, daß die Stromaufnahme einer digitalen Schaltung
> nicht "glatt" ist, sondern schnelle, große Sprünge macht. Faktor 100
> gegenüber dem Mittelwert ist da ganz normal. Und "schnell" meint
> Anstiegszeiten im ns Bereich. Normal verwendet man Abblockkondensatoren,
> um den Spitzenstrom zu liefern und die Spannung zu glätten. Aber das ist
> für deine Anwendung natürlich Gift, weil diese Kondensatoren auch den
> Umschaltvorgang ausbremsen würden.
Für das was er machen will, ist das doch nicht wirklich relevant. Er 
will ja den Mikrocontorller in einen Bereich bekommen, wo er eben gerade 
NICHT mehr funktioniert.

>> Jan schrieb:
>> ich habe bisher
>> noch nie eine Schaltung mit einem OPV gemacht. Ist das ein Problem?
>
> Angesichts der Tatsache, daß du gerade ein Phänomen untersuchen willst,
> das auf den analogen Aspekten von Digitalschaltungen beruht - absolut
> ja.
Du zitierst ihn falsch, indem du die Hälfte weg lässt. Er hat ja nicht 
gesagt "Von OPVs muss ich nichts wissen", sondern er hat gesagt "Ich 
weiß davon jetzt noch nicht viel, dann lerne ich es halt jetzt". Wenn du 
ihn so zitierst, wie du es getan hast, suggeriert es, er hätte ersteres 
gesagt.

Abdul K. schrieb:
> Machst eben den OpAmp hinter den Multiplexer als Buffer. Da könnte man
> einen BUF634 nehmen. Open-loop, supergenaue Spannung ist ja nicht nötig.
> Das schwingt dann auch nicht.
Eine Frage dazu. Bisher dachte ich immer, das wenn man einen Opamp 
open-loop betreibt, der auf Betriebsspannung verstärkt. Aber hier will 
man ja einen Spannungsfolger, würde man nicht eher closed-loop ohne 
Widerstände machen um einen Verstärkung von 1 zu erhalten (keine 
Spannungs- nur Stromverstärkung?).

Max schrieb:
> würde man nicht eher closed-loop ohne
> Widerstände machen um einen Verstärkung von 1 zu erhalten

Ja

Vergiss dabei nicht Abduls Hinweis. Einige hoch belastbare OP-Amps 
laufen bei Verstärkungsfaktor 1 (oder ähnlich niedrigen Werten) nicht 
stabil.

Was genau willst du mit derSpannungsänderung erreichen?

Einfach an dem Spannungslevel langsam rumdrehen wird eher akademische 
Ergebnisse bringen. Vermutlich wirst du damit die Brown Out Detection 
auslösen und ein gut reproduzierbares Ergebnis bekommen.

Das nützt dir nur leider nicht viel für die Praxis. Hier sind Spitzen 
oder schnell bzw. kurze Einbrüche eher problematisch.
Die wirst du mit deinem geplanten Aufbau schwer hinbekommen.
Dazu wurde schon genug geschrieben. Die Realität auf einer Leiterplatte 
ist leider selten so, wie man es als Software oder fgpa Entwickler 
hofft.

Schau mal bei Normtests, burst, load dump, esd etc. Da gibt 
Prüfaufbauten, mit denen du vermutlich besser Fehler simulieren kannst.

Je nach dem, wie schnell du die Spannung ändern willst, könntest du 
einen Regler verwenden, bei dem ein Sollwert definiert wird. Das bekommt 
man mit einer PWM und Tiefpass ganz gut hin.
Du willst die PWM nehmen, weil du keinen DAC hast?

Da wollen die Kapazitäten und Induktivitäten trotzdem noch mitreden 
.....
Das, was man denkt einzustellen ist nicht mehr das, was der uC sieht.
Daher die Frage nach dem Ziel.

Hey Abdul,
was meinst du mit Hold-Kondi? Hast du da noch ein Beispiel. Von dir kann 
man viel Lernen. :)