Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik steigende / fallende Flanke Logik Schaltung


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von tom (Gast)


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Hallo,

 Könnt Ihr mir die Schaltungsnamen sagen, die ich suche?
Es gibt bestimmt Cmos Logik-Bausteine, die so etwas machen. Welche sind 
das?

 Ich möchte analog
steigende oder fallende flanken dedektieren
und einen A/B-Logikschalter (Flip-Flop?)
durch die Änderung der Flanke schalten.

Daher: es soll an der Spitze des Wellentales bzw. Wellenberges 
geschaltet werden.

Und das ganze soll erst nach Aktivierung geschehen: nach einer 
Aktivierung durch ein Gate-Signal soll der im Moment der Flankenänderung 
geschaltet werden, - nicht vorher.

---
Noch einmal in anderen Worten:

Zwei Festspannungen liegen an, z.B.:
A = 2V
B = 4V
Am Detektor Eingang schwingt eine Audiowelle,
(Frequenz zwischen Gleichspannung und 22kHz).

Spannung A wird ausgegeben.
Ohne Gate bleibt es dabei: Spannung A.
Ein Gate aktiviert den Detektor.
Warten auf Flankenänderung ... wenn diese kommt:
Spannung B wird ausgegeben.
Und das Spiel beginnt von Vorne, diesmal mit Spannung B beginnend.

von Georg M. (g_m)


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Ein Zeitdiagramm wäre hilfreich.

von Franko P. (sgssn)


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Hi
am Einfachsten geht sowas wohl mit nem uC. Die können auch auf Flanken 
reagieren. Logikschaltngen, die aud Flanken reagieren: Flip-Flops: 
Monoflop, D-Flipflip, JK-FF..

Ansonsten wie Georg schon schrieb: "Ein Zeitdiagramm wäre hilfreich."
Gruß

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von Peter D. (peda)


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tom schrieb:
> Daher: es soll an der Spitze des Wellentales bzw. Wellenberges
> geschaltet werden.

Warum willst Du es maximal kompliziert haben?
Typisch nimmt man einen Schmitt-Trigger mit Schwellen deutlich unterhalb 
der Extremwerte, um sicher schalten zu können.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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tom schrieb:
> Daher: es soll an der Spitze des Wellentales bzw. Wellenberges
> geschaltet werden.
Was für "Wellen" sind das? Welche Form haben diese "Wellen"? Und wie 
sieht "die Spitze" dieser Welle aus?

tom schrieb:
> Noch einmal in anderen Worten:
> Zwei Festspannungen liegen an, z.B.: A = 2V B = 4V Am Detektor Eingang
> schwingt eine Audiowelle, (Frequenz zwischen Gleichspannung und 22kHz).
> Spannung A wird ausgegeben. Ohne Gate bleibt es dabei: Spannung A. Ein
> Gate aktiviert den Detektor. Warten auf Flankenänderung ... wenn diese
> kommt: Spannung B wird ausgegeben. Und das Spiel beginnt von Vorne,
> diesmal mit Spannung B beginnend.
Lies diese Beschreibung mal so, als ob dir (wie uns eben auch) völlig 
unbekannt wäre, was das für ein "Detektor" ist. Und dass du auch keine 
"Spannung A" kennst. Und nicht weißt, wie man den Detektor "aktiveren" 
könnte oder was dann mit diesem aktivierten Detektor passieren würde. 
Und welche Informationen da die "Audiowelle" mit welcher Amplitude 
enthält und was das "Gate" damit machen sollte.
Und wenn dir dann (hoffentlich) noch irgendwas unklar ist, dann war die 
Beschreibung unzureichend.

Die Alternative wäre natürlich, dass du einfach deine Aufgabe 
beschreibst. Und nicht das, wie du sie lösen würdest.

: Bearbeitet durch Moderator
von Axel S. (a-za-z0-9)


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tom schrieb:

> Ich möchte analog
> steigende oder fallende flanken dedektieren
> und einen A/B-Logikschalter (Flip-Flop?)
> durch die Änderung der Flanke schalten.
>
> Daher: es soll an der Spitze des Wellentales bzw. Wellenberges
> geschaltet werden.

Das sind zwei verschiedene Dinge. Flanken sind keine Spitzen.
Überhaupt wäre es zweckmäßig, wenn du dir mal die entsprechenden 
Fachbegriffe beibringen und sie erst dann verwenden würdest.

Die "Spitze des Wellentales bzw. Wellenberges" nennt man für gewöhnlich 
Minimum und Maximum. Und in der Elektronik detektiert man Minima und 
Maxima genauso wie in der Mathematik: ableiten und Nulldurchgang 
bestimmen. Ein Minimum ist dadurch charakterisiert, daß der Nulldurchang 
des abgeleiteten Signals vom negativen ins positive geht. Für ein 
Maximum genau umgekehrt: vom positiven ins negative.

Zum Differenzieren verwendet man in der Elektronik ein Differenzierglied 
(hört, hört), im einfachsten Fall einen CR-Hochpaß. Dessen Grenzfrequenz 
muß niedriger liegen als die niedrigste Signalfrequenz. Womit das für 
deine "Anforderung"

> Am Detektor Eingang schwingt eine Audiowelle,
> (Frequenz zwischen Gleichspannung und 22kHz).

schon mal nicht funktioniert (Gleichspannung). Andererseits ist 
Gleichspannung auch kein "Audio", deine Spezifikation ist also in sich 
schon unlogisch.

Aber nehmen wir einfach mal an, wir hätten eine logische Spezifikation 
mit einer unteren Grenzfrequenz >0. Dann wäre die Spannung am Ausgang 
des Differenzierglieds zwischen einem Minimum und dem darauf folgenden 
Maximum immer positiv. Und zwischen dem Maximum und dem darauf folgenden 
Minimum immer negativ. Ein ganz simpler Schmitt-Trigger nach dem 
Differenzierglied würde dir die gesuchte Information liefern.

von tom (Gast)


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Danke für die Antworten und entschuldigt die Ungenauigkeiten, ich gebe 
mir Mühe:
Georg M. schrieb:
> Zeitdiagramm

siehe Bild

Franko P. schrieb:
> Einfachsten geht sowas wohl mit nem uC
Dachte es geht mit standart Logikbausteinen noch "einfacher"?
uC wollte ich wegen Latenz vermeiden. Wichtig ist, dass das Umschalten 
zeitlich genauer bzw. schneller als der Hörbereich (>22kHz) ist.

> Logikschaltngen, die aud Flanken reagieren: Flip-Flops:
> Monoflop, D-Flipflip, JK-FF..

Danke, schau ich mir an.

Lothar M. schrieb:
> Welche Form haben diese "Wellen"? Und wie
> sieht "die Spitze" dieser Welle aus?

Alles dabei: komplexe Signale, von Gleichspannung über Sinus, Sägezahn, 
Dreieck, Rechteck bis Rauschen. Frequenz, Form und Amplitude sind nicht 
konstant und nicht bekannt.


Axel S. schrieb:
> Andererseits ist
> Gleichspannung auch kein "Audio"
Der Frequenzbereich liegt bei 0 bis 22kHz,muss also Gleichspannungsfest 
sein und kein HF.

Axel S. schrieb:
> in der Elektronik detektiert man Minima und
> Maxima genauso wie in der Mathematik: ableiten und Nulldurchgang
> bestimmen. Ein Minimum ist dadurch charakterisiert, daß der Nulldurchang
> des abgeleiteten Signals vom negativen ins positive geht. Für ein
> Maximum genau umgekehrt: vom positiven ins negative.

interessant, danke! Wenn ich das richtig verstehe, darf es dann kein 
Gleichspannungs-Offset geben?
Eine solche Schaltung müsste an die Frequenz angepasst werden, und je 
nachdem wie gut sie an die Frequenz angepasst ist, reagiert sie 
schneller oder langsamer auf Minima und Maxima?
> Zum Differenzieren verwendet man in der Elektronik ein Differenzierglied
> (hört, hört), im einfachsten Fall einen CR-Hochpaß. Dessen Grenzfrequenz
> muß niedriger liegen als die niedrigste Signalfrequenz.
Wenn der Hochpass eine Grenzfrequenz von z.B. 0,3 Hz haben würde, könnte 
bei einer Frequenz von 16kHz schneller als nach 1/22000 Sekunden nach 
einem Maxima geschaltet werden?

von tom (Gast)


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(nochmal der Gleiche Beitrag, leserlicher formatiert:)

Danke für die Antworten und entschuldigt die Ungenauigkeiten, ich gebe 
mir Mühe:

Georg M. schrieb:
> Zeitdiagramm

siehe Bild

Franko P. schrieb:
> Einfachsten geht sowas wohl mit nem uC

Dachte es geht mit standart Logikbausteinen noch "einfacher"?

uC wollte ich wegen Latenz vermeiden. Wichtig ist, dass das Umschalten 
zeitlich genauer bzw. schneller als der Hörbereich (>22kHz) ist.

> Logikschaltngen, die aud Flanken reagieren: Flip-Flops:
> Monoflop, D-Flipflip, JK-FF..

Danke, schau ich mir an.

Lothar M. schrieb:
> Welche Form haben diese "Wellen"? Und wie
> sieht "die Spitze" dieser Welle aus?

Alles dabei:
komplexe Signale, von Gleichspannung über Sinus, Sägezahn, Dreieck, 
Rechteck bis Rauschen.
Frequenz, Form und Amplitude sind nicht konstant und nicht bekannt.


Axel S. schrieb:
> Andererseits ist
> Gleichspannung auch kein "Audio"
Der Frequenzbereich liegt bei 0 bis 22kHz,muss also Gleichspannungsfest 
sein und kein HF.

Axel S. schrieb:
> in der Elektronik detektiert man Minima und
> Maxima genauso wie in der Mathematik: ableiten und Nulldurchgang
> bestimmen. Ein Minimum ist dadurch charakterisiert, daß der Nulldurchang
> des abgeleiteten Signals vom negativen ins positive geht. Für ein
> Maximum genau umgekehrt: vom positiven ins negative.

interessant, danke!
Wenn ich das richtig verstehe, darf es dann kein Gleichspannungs-Offset 
geben?

Eine solche Schaltung müsste an die Frequenz angepasst werden, und je 
nachdem wie gut sie an die Frequenz angepasst ist, reagiert sie 
schneller oder langsamer auf Minima und Maxima?

> Zum Differenzieren verwendet man in der Elektronik ein Differenzierglied
> (hört, hört), im einfachsten Fall einen CR-Hochpaß. Dessen Grenzfrequenz
> muß niedriger liegen als die niedrigste Signalfrequenz.

Wenn der Hochpass eine Grenzfrequenz von z.B. 0,3 Hz haben würde,
könnte bei einer Frequenz von 16kHz schneller als nach 1/22000 Sekunden 
nach einem Maxima geschaltet werden?

von Franko P. (sgssn)


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Hi
ja, differenzieren kann man mit ner RC-Schaltung, aber, je nach 
Frequenz, ist das per ADC und Software einfacher. Und je schneller dein 
uC arbeitet, desto kürzer die Latenzzeit. Bei einer Arbeitsfreqwuenz von 
1Mhz schaffst du bei heutigen uC  schon 1us. Bei 10Mhz oder mehr 
entsprechend weniger. Bei Signalfrquenzen bis 22kHz = 45us sollte das 
kein Problem sein. Interne AD-Wandler der uC arbeiten auch locker mit 
100kS (bin da nicht mehr ganz up-to-date). Daraus ergibt sich 
wahrscheinlich die größte Verzögerung. Aber auch RC-Schaltungen haben 
sowas wie ne Reaktionszeit.(Auch die können nicht in die Zukunft schaun. 
:-)  )
Gruß

: Bearbeitet durch User
von Peter D. (peda)


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tom schrieb:
> Der Frequenzbereich liegt bei 0 bis 22kHz

0Hz differenzieren geht nicht, Du mußt schon eine sinnvolle untere 
Frequenz angeben. Je kleiner diese ist, umso kleiner ist auch die 
auszuwertende Spannung und umso mehr schlagen Störungen durch.

Beitrag #6455647 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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tom schrieb:
> Wenn ich das richtig verstehe, darf es dann kein Gleichspannungs-Offset
> geben?
Bei einer Ableitung geht der Offest sowieso flöten.

Pulskontakter schrieb im Beitrag #6455647:
> Findet die Logik:
> an der Spitze schalten. Also ein Spitzendetektor der weiß, daß die
> Spitze schon erreicht ist bevor was passiert?
Wenn man das Signal um 10ms verzögert (das sind gerade mal virtuelle 3m 
"Entfernung" bei 300m/s Schallgeschwindigkeit), dann kann man "Spitzen" 
im 100 HZ-Bereich erkennen und "ausschneiden".
Und gnau so funktioniern dann auch solche Effektgeräte wie z.B. Denosier 
und Kompressoren: sie verzögern das Signal und bearbeiten es vor der 
Ausgabe in dieser Verzögerungszeit.

: Bearbeitet durch Moderator
Beitrag #6456059 wurde von einem Moderator gelöscht.
von tom (Gast)


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Gut, mir wird langsam klar, dass es wohl nicht möglich sein wird, die 
Maxima oder Minima von einer komplexen Welle zu bestimmen, ohne vorher 
entweder Hoch- oder Tiefpass zu filtern und sich so der Grundschwingung 
anzunähern - um Genauigkeit bzw. schnelligkeit zu erzielen oder die 
Flankenänderungen der Harmonischen weg zu filtern.
Also MUSS die Grundfrequenz in etwa bekannt sein...

von Lothar J. (black-bird)


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Pulskontakter schrieb im Beitrag #6456059:
> eben, erst einmal wissen was kommt bevor es kommt, ergo Glaskugel neu
> erfinden.

Geht schon. Alle Ereignisse um den Zeitabschnitt, den man in die Zukunft 
blicken will, in die Vergangenheit schieben.

So wird/wurde es bei den Analog-Oszis gemacht.

Blackbird

von Auferstanden aus Ruinen (Gast)


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OK, verstanden.

Blöd nur, mein Beitrag vor Deine Reaktion gelöscht anstatt:

Lothar J. schrieb:
> Alle Ereignisse um den Zeitabschnitt, den man in die Zukunft
> blicken will, in die Vergangenheit schieben.

Japp, ich entschuldige Die Unannehmlichkeiten.

von DoS (Gast)


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Ohne die tiefste Frequenz definieren zu wollen würde ich einen ADC mit 
anschließenden gleitenden Mittelwert bauen und dann mit dem aktuellen 
Messwert vergleichen (mit Hysterese/Schwellwert). Mit einer passablen 
untersten Frequenz wäre, wie schon diskutiert, ein analoger 
Differentiator mit anschließsnder Fensterdiskriminator-Schaltung eine 
Alternative.

von tom (Gast)


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DoS schrieb:
> ADC mit
> anschließenden gleitenden Mittelwert bauen und dann mit dem aktuellen
> Messwert vergleichen (mit Hysterese/Schwellwert)

Das ist aber doch auch ein Filter!? Der umso offener, ungenauer 
reagiert!?

von Peter D. (peda)


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Um bei 22kHz das Maximum zu bestimmen, kann man z.B. über eine Periode 
(45us) mit dem ADC 100 Messungen durchführen.
Hat das Signal aber nur 22Hz, ist das über die Meßzeit 45us quasi 
Gleichspannung.
Für den Bereich 22Hz..22kHz und 1% Zeitauflösung müßte man also ein 
gleitendes Filter über 100.000 Messungen anlegen. Das Ergebnis liegt 
dann nach 45ms vor.

von Peter D. (peda)


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Zielführender wäre es wohl, zu beschreiben, was man mit einem solchen 
Filter bezwecken will.

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