Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PWM RC-Glied Spannung bricht ein. 10bit 65,4kHz


von Jakob N. (jakob_leeeee)


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Guten Tag,

ich habe es nun geschafft mit dem Pic18f ein PWM Signal zu erzeugen. 
Erstmal Simpel über den MCC. Messe ich direkt am PIN messe ich auch das 
was rauskommen soll. Dazu nehme ich ein Handoszi von Fluke, der 
Mittelwert entsprich genau dem was ich einstelle. Auch wenn ich am LM358 
messe kommt das gewünschte Ergebnis. Nun möchte bzw. muss ich das ganze 
ja glätten. Da habe ich ein RC-Glied von 100Ohm und 100µF genommen. In 
LTspice sieht das auch alles schön aus. Nun in Wirklichkeit bricht mir 
das ganze ein. Ob am PIC selber und vorm LM358 oder nach dem LM358 das 
RC-Glied. Ich hab mit verschieden Frequenzen für das PWM schon 
gespielt..aber leider sinkt die Spannung um einen Bereich von ca. 200mA 
:/ Fehlt mir da noch etwas in der Schaltung ? Es  ist für mich eine 
kleine Toleranz oki, kann man Softwareseitig ausgleichen. Und zu einen 
MCP DAC wollte ich noch nicht greifen, da ich von der SPI Ansteuerung 
noch nicht wirklich was verstehe :/ PWM DAC finde ich nur welche die 
ausverkauft sind :(

Hat da jemand ne Idee was ich falsch mache ?

von Kurt (Gast)


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100 Ohm sind wohl zu viel Last für PIC, oder LM358.

von Falk B. (falk)


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Jakob N. schrieb:

> ja glätten. Da habe ich ein RC-Glied von 100Ohm und 100µF genommen.

Falsche Dimensionierung. Die 100 Ohm sind viel zu wenig, die 100uF viel 
zuviel. Geh mal mit 1k und 1uF in Rennen. Bei 60kHz PWM-Frequenz reicht 
das locker, zumal du einen zweipoligen Tiefpass aufbauen willst.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Pulsweitenmodulation#DA-Wandlung_mit_PWM

 In
> LTspice sieht das auch alles schön aus. Nun in Wirklichkeit bricht mir
> das ganze ein. Ob am PIC selber und vorm LM358 oder nach dem LM358 das
> RC-Glied.

Dein Schaltplan ist abgeschnitten.

von Dieter H. (kyblord)


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Schon mal was von Eingangsimpedanz und Ausgangsimpedanz gehört? :-)
Die Filterschaltung (RC-Glied) ist bereits linear also sind die 
Kleinsignalgrößen unabhängig vom Arbeitspunkt.

Leerlauf-Eingangsimpedanz: R+1/(jwC) <= je kleiner desto stärker wird 
die Eingangsspannungsquelle belastet. Diese hat einen Innenwiderstand.

Kurzschluss-Ausgangsimpedanz: R||1/(jwC) <= je kleiner desto weniger 
Spannung fällt ausgangsseitig an dieser Impedanz ab, desto weniger 
bricht die Spannung am Ausgang ein, wenn man eine Last anschließt.

Grenzfrequenz: 1/(R*C) <= Wenn zu groß kommen über den DC-Anteil "mehr" 
Signalanteile hinzu.

Zeitkonstante: tau=R*C <= Wenn zu groß schwingt die Schaltung ewig ein.

Da muss man dran schrauben bis es passt. Wenns net hinhaut einfach noch 
nen Impedanzwandler dahinter klemmen, z.B. einfach ne Kollektorschaltung 
(oder OPV)

: Bearbeitet durch User
von Jens G. (jensig)


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Falk B. schrieb:
> Dein Schaltplan ist abgeschnitten.

Da beginnt doch wieder der geheime Bereich ...

von Jakob (Gast)


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Danke euch :) Werde mir das nochmal genauer morgen anschauen. Bin was 
sowas angeht noch grün hinter den Ohren. Werde Mal berichten muss mir 
aber noch andere Kondensatoren besorgen. Hoffentlich gibt es so Kits mit 
den gängigen Größen.

Den 358 kann ich ja auch einfach als Impedanzwandler benutzen. Von dem 
habe ich noch einige rumliegen

von Jakob (Gast)


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Jens G. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>
>> Dein Schaltplan ist abgeschnitten.
>
> Da beginnt doch wieder der geheime Bereich ...

Da ist einfach nur ein idealer OP um auf 0-10V zu kommen. So geheim ist 
es leider noch nicht :P

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


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Jakob schrieb:
> Den 358 kann ich ja auch einfach als Impedanzwandler benutzen.

Vor allem auch als Integrator. Dann spielt er eine aktive Rolle beim 
Filtern und du musst dem PIC so gut wie keine Last mehr abfordern.

von Dergute W. (derguteweka)


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Jakob schrieb:
> Da ist einfach nur ein idealer OP um auf 0-10V zu kommen. So geheim ist
> es leider noch nicht :P

Waer' ja total crazy, wenn man dann hergehen taete und statt dem 
Deppen/Kaufmannfilter und nachgeschalteten Impedanzwandler/ggf. 
Verstaerker gleich direkt einen TP 2. oder evtl. gar 3. Ordnung mit'm 
OpAmp aufbauen wuerde...

SCNR,
WK

von Jakob (Gast)


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Das Bild sollte meinen Aufbau vom TP zeigen, wie ich diesen benutzt 
habe...ob bei LTspice noch was hinten dran hängt wäre für die Realität 
vollkommen egal..

von Dergute W. (derguteweka)


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Jakob schrieb:
> ob bei LTspice noch was hinten dran hängt wäre für die Realität
> vollkommen egal..

Wie kommst du auf dieses schmale Brett?
Nur wenn man weiss, was ganz vorne reinkommt und zu was das ganz hinten 
fuehren soll, dann hat man eine Chance, was vernuenftiges zu basteln.
Wenn's irgendwie nach der Haelfte aufhoert, dann klappt das eher 
nicht...

Gruss
WK

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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Dergute W. schrieb:
> Nur wenn man weiss, was ganz vorne reinkommt und zu was das ganz hinten
> fuehren soll, dann hat man eine Chance, was vernuenftiges zu basteln.

Genau.

Dergute W. schrieb:
> Verstaerker gleich direkt einen TP 2. oder evtl. gar 3. Ordnung mit'm
> OpAmp aufbauen

Das hört sich gut an. Der Schaltplan dazu würde mich auch mal 
interessieren.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Michael M. schrieb:
> Das hört sich gut an. Der Schaltplan dazu würde mich auch mal
> interessieren.

Guggstu z.b. hier:
https://www.beis.de/Elektronik/Filter/Act3PoleLP.html

Und wenn man dann anfaengt zu jammern, weil man braucht ja unbedingt 
mehr Verstaerkung als nur 1, dann kann man z.b. auch noch hergehen und 
statt dem einzelnen C4 einen entsprechenden Spannungsteiler aus 2 
Kondensatoren reinbauen und den inv. Eingang des OpAmps halt ueber einen 
geeigneten Spannungteiler aus 2 R so beschalten, dass die Verstaerkung 
auch noch passt und die Filtercharakteristik. Grenzt an Hexerei ;-)

Gruss
WK

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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Dergute W. schrieb:
> den inv. Eingang des OpAmps halt ueber einen geeigneten Spannungteiler
> aus 2 R so beschalten, dass die Verstaerkung auch noch passt

Du meinst wahrscheinlich diese Schaltung. Und ich dachte schon man 
könnte auf die Eingangs RC Glieder komplett verzichten und dafür nur 
kleinere RC Glieder in der Gegenkopplung einsetzen.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Michael M. schrieb:
> Du meinst wahrscheinlich diese Schaltung.
Eigentlich hatte ich die obere Schaltung gemeint, wo der OpAmp mit 
Verstaerkung 1 betrieben wird. Die untere Schaltung ist ein Spezialfall 
fuer Verstaerkung 2 und 3 gleichgrosse Kondensatoren. Man kann diese 
Schaltung prinzipiell fuer alle moeglichen Faelle auslegen, nur sind die 
halt alle bissl unangenehm, weil umfangreich, zu berechnen. Kann gut 
sein, dass man da das A4 Karopapier in Landscape nehmen muss, damit die 
Bruchstriche noch draufpassen.

> Und ich dachte schon man
> könnte auf die Eingangs RC Glieder komplett verzichten und dafür nur
> kleinere RC Glieder in der Gegenkopplung einsetzen.

Es gibt zig verschiedene Schaltungen mit denen man sowas machen kann. 
Die Schaltung muss halt irgendwie eine Uebertragungsfunktion von
1/(As³+Bs²+Cs+D) aufweisen, wobei A,B,C,D halt von den Bauteilwerten 
abhaengen und entsprechend der Filterapproximation gewaehlt werden 
muessen, wobei's auch immer gut ist, wenn am Schluss die Vorzeichen bei 
den Werten passen, weil z.b. ein -47k Widerstand eher schwer zu 
beschaffen waere.

Eine Alternative mit "Gedoens in der Gegenkopplung" waere z.b. statt 
Sallen Key auf Multiple Feedback zu gehen. Aber da ist das Filter dann 
erstmal invertierend, hat also immer Verstaerkung <0 (also z.b. -1 oder 
so).
Muss man halt drandenken, waere in diesem Fall wahrscheinlich durch 
reine Software wieder zu kompensieren.

Gruss
WK

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Bin ueber einen Link gestolpert, wo ein bisschen auf die Mathematik 
hinter dem TP 3.Ordnung eingegangen wird:

https://www.doeeet.com/content/eee-components/actives/third-order-low-pass-filters-with-a-single-op-amp/

Gruss
WK

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