Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Frequenz- bzw. Ton- Toff- Limiter bauen


von Mathias H. (mathias)



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Hallo,

möchte einen Frequenz- bzw. Ton- Toff- Limiter bauen.
Gegeben:
- Versorgung: 5V
- kein programmierbarer Baustein verwenden.
- Eingangsfrequenz: 0 - 1 MHz, TTL-Pegel

Bis zur eingestellten Impuls- und Pausenzeit soll das Eingangssignal 
unverändert am Ausgang ankommen.
Dann sollen Ton und Toff auf ihre minimale Zeit verlängert werden.

Habe einen Ansatz, da fehlt noch die Auswertung (black Box), komme nicht 
weiter ...
Habt ihr Ideen dazu?

Danke

Gruß
  Mathias

von Michael B. (laberkopp)


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Mathias H. schrieb:
> Habt ihr Ideen dazu?

Das Problem ist, dass es prinzipbedingt nicht funktionieren kann.

Nimm deine 140us also 7142 Hz an aber die Wechsel kommen alle 50us.

Der erste triggert normal, Ausgang hight.
Der nächste kann seine ersten 20us nicht triggern, aber dann nach 70us 
Ausgang low.
Dann kommt nach 30us wieder eine steigende Flanke, für die ersten 40us 
darf der Ausgang nicht wechseln, dann aber high. Schon 10us später kommt 
die fallende Flanke, muss aber 60us warten, innerhalb derer kommt schon 
die nächste steigende Flanke.

Das macht aus 10000Hz keine 7142Hz sondern viel weniger.
1
_-----_____-----_____-----_____-----
2
3
_-------_______-----------_______---

Wenn es nicht supergenau sein müsste, könnte man es analog lösen. Ein 
F/V Wandler Macht aus Frequenz eine Steuerspannung begrenzt in der 
Maximalspannung und ein spannungsgesteuerter Oszillator also V/F 
Wandler.

von Rainer W. (rawi)


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Mathias H. schrieb:
> Dann sollen Ton und Toff auf ihre minimale Zeit verlängert werden.

"verlängern" und "minimale Zeit" hört sich irgendwie widersprüchlich an.
Vermutliche habe ich dein Problem nicht verstanden.

Wie soll ein Monoflop bei 0Hz irgendetwas ausrichten? Das ist 
Gleichspannung.

von Mathias H. (mathias)



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Hoffe hier besser zu erklären was ich möchte.

Vielleicht kann man die Monoflops gegenseitig verriegeln usw.
Da muss man aufpassen.
Nach Datenblatt des 74HCT221 Seite 5/15 6. Functional description
In der Tabelle der unterste Eintrag kann das wieder zunichte machen.
Ein 74HC423 würde vielleicht besser passen.
Ist aber leider retriggerbar.
Kann man das 74HC423 durch geeignete Beschaltung "nicht retriggerbar" 
machen?
Könnte einer Lösung näher kommen.

Dann noch ein Diagramm.
Wie im Beispiel gezeigt: keine Ton oder Toff darf kleiner als 70 µs 
werden.

Muss nicht super genau werden. Monofloptoleranzen genügen.
Hoffe es ist jetzt besser verständlich.

von Sherlock 🕵🏽‍♂️ (rubbel-die-katz)


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Mathias, ich glaube das kann man gut mit einem 8-pin Mikrocontroller 
lösen. Käme das für dich in Frage?

von Michi S. (mista_s)


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Mathias H. schrieb:
> In der Tabelle der unterste Eintrag kann das wieder
> zunichte machen.

Du mußt eigentlich nur verhindern, daß während Reset auf Low gezogen 
wird, auf einem der Eingänge eine passende Flanke durchkommt, also den 
invertierten Eingang A ebenfalls auf Low und B auf High halten, dann 
treten die Bedingungen der letzten Zeile nie ein.


Mathias H. schrieb:
> keine Ton oder Toff darf kleiner als 70 µs werden.

Solange das die einzige Anforderung ist, sie aber länger (als nötig) 
werden dürften, dann tut auch ein retriggerbares MF nicht weh.


Mathias H. schrieb:
> da fehlt noch die Auswertung (black Box)

Also mal so aus dem Bauch heraus: Du mußt das Eingangssignal mit dem 
Ausgang des oberen MF verodern (stellt die min. Ton sicher) und mit dem 
invertierten Ausgang des unteren MF verunden (stellt die min. Toff 
sicher). Beide MFs sollten ohnehin nie gleichzeitig getriggert sein, 
falls doch gewinnt in dem Fall die zweite dieser beiden Verknüpfungen.


Mathias H. schrieb:
> möchte einen Frequenz- bzw. Ton- Toff- Limiter bauen.

Eine Frequenz im eigentlichen Sinn wird Dein Ausgangssignal, jedenfalls 
sobald der Limiter eingreift, nur mehr dann haben, wenn die 
Eingangsfrequenz ein ganzzahliges Vielfaches Deiner Grenzfrequenz ist. 
Denn nur dann wird das Ausgangssignal ein periodisches Rechteck (genau 
mit der Grenzfrequenz) sein.

Aber wenn man Dein Diagramm anschaut, dann hat ja schon Dein 
Eingangssignal keine gleichbleibende (oder auch nur stetige) Frequenz.

von Michael B. (laberkopp)


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Mathias H. schrieb:
> Dann noch ein Diagramm.
> Wie im Beispiel gezeigt: keine Ton oder Toff darf kleiner als 70 µs
> werden.

Ja, geht über die verriegelten Monoflops. Deine Schaltung dahinter ist 
halt ein R S FlipFlop.

Es wird halt nicht die Frequenz limitiert sondern ggf. halbiert wenn sie 
nur knapp über dem Limit liegt.

Sherlock schrieb:
> Mathias, ich glaube das kann man gut mit einem 8-pin
> Mikrocontroller lösen. Käme das für dich in Frage?

Ein 1 MHz Signal ? Du scheinst Profi in hochoptimiertem Assembler auf 
Teensy zu sein, oder einfach nur ein Quatschkopp.

von Sherlock 🕵🏽‍♂️ (rubbel-die-katz)


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Michael B. schrieb:
> oder einfach nur ein Quatschkopp.

Du bist der Laberkopp.

Ein AVR mit 16 MHz Taktfrequenz führt in 70µs etwa 1000 Befehle aus. 
Damit kann man doch was anfangen, meinst du nicht? Kürzere Intervalle 
sind am Ausgang nicht erwünscht.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Mathias H. schrieb:
> Könnte einer Lösung näher kommen.
Wofür?
Was ist denn das eigentliche Problem?
Woher kommt dieses (ziemlich üble) Signal?
Welche Information steckt in dem Signal?
Warum macht es nichts aus, wenn du das so gnadenlos 
manipulierst/umformst?

von Dietrich L. (dietrichl)


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Sherlock 🕵🏽‍♂️ schrieb:
> Ein AVR mit 16 MHz Taktfrequenz führt in 70µs etwa 1000 Befehle aus.
> Damit kann man doch was anfangen, meinst du nicht? Kürzere Intervalle
> sind am Ausgang nicht erwünscht.

Aber am Eingang kann 1MHz anliegen. Wenn es beim Abtasten dumm läuft, 
kann man eine zeitlang immer "0" oder "1" treffen, und das länger als 
70µs.
Das Ergegnis ist dann falsch. Auch wenn es nicht sehr wahrscheinlich 
ist, aber sicher ist das nicht.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Dietrich L. schrieb:
> Wenn es beim Abtasten dumm läuft, kann man eine zeitlang immer "0" oder
> "1" treffen
Es gibt Pinchange Interrupts. Und wenn während der 70µs mehrere 
Pegelwechsel am Pin kommen, dann juckt es offenbar nichts, wenn 
irgendwelche nachfolgenden Wechsel "ingoriert" werden.

von Michael B. (laberkopp)


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Sherlock 🕵🏽‍♂️ schrieb:
> Du bist der Laberkopp.

Was haben deine Eltern vergessen dir mitzugeben ?

> Ein AVR mit 16 MHz Taktfrequenz führt in 70µs etwa 1000 Befehle aus

70us war ein Beispiel. In der Anforderung steht Signale bis 1MHz.

von Motopick (motopick)


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Man nimmt ein Flip-Flop, ein RC-Glied, einen Schmitt-Trigger.
Mit dessen Ausgangssignal triggert man ein retriggerbares Monoflop.
Dieses schaltet ueber ein UND das Eingangssignal durch.
Oder eben nicht.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Michael B. schrieb:
> In der Anforderung steht Signale bis 1MHz.
Diese "Anforderung" möchte ich angesichts der Skizzen doch in Frage 
stellen. Denn da steht auch nichts zum TV der "1MHz-Signale".

Michael B. schrieb:
> 70us war ein Beispiel.
Die Zahl kam vom TO, denn

Mathias H. schrieb:
> Wie im Beispiel gezeigt: keine Ton oder Toff darf kleiner als 70 µs werden.
Aber schienbar ist es völlig unproblematisch, wenn sie 
"irrtümlicherweise" mal länger ist.

: Bearbeitet durch Moderator
von Peter D. (peda)


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Die gleiche Frage hatten wir doch schon mal.
Anbei mal meine Variante.
2 Monoflops als nicht retriggerbar geschaltet verriegeln sich 
gegenseitig. Dahinter ein Latch, was neuen Pegel erst wieder nach Ablauf 
der Monoflops übernimmt.

von R. L. (roland123)


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wenn ich die Beschreibungen richtig verstehe, hatte der hier das gleiche 
Problem:
Beitrag "Pulsverlängerung dual-edge"
ich hatte diese Schaltung vorgeschlagen.
Nach einem Pegelwechsel bleibt das Ausgangssignal für eine Mindestzeit 
konstant und folgt dann wieder dem Eingangssignal.
Das gate ist ein EXOR.

von Mathias H. (mathias)


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Danke an alle Beteiligten.
Habe einiges durchprobiert.
Die Schaltung von Roland123 hat dann funktioniert und arbeitet 
zufriedenstellend.
Wenn alles zusammengebaut ist können die Prüflinge getestet werden.
Eine zu große Einstellung der Frequenz am Funktionsgenerator kann den 
Prüflingen und der IGBT-Vollbrücke nun nicht schaden.

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