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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Frequenz verdoppeln


Autor: Frank Hertz (Gast)
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Hallo,

wie kann mna mit möglichst geringem Schaltungsaufwand einen Frequenz von 
z.B.  100Hz verdoppeln (oder verdreifachen usw.). Es geht um ein 
Rechtecksignal bei dem sich das duty cycle ändern kann. Wichtig ist, 
dass das duty cycle auch nach der Verdopplung noch das selbe ist.

Autor: Frank (Gast)
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Mit einem kleinen µC demodulieren und neu modulieren. Braucht im besten 
Fall nur noch einen 100 nF Kondensator.
Analogerweise könnte Filtern und dann z.B. mit NE555 neu modulieren 
Erfolg haben. Aufwand ist größer, wie ich finde.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Mit geringem Aufwand geht das nicht. Das einfachste was mir einfällt 
wäre ein uC der die Frequenz und Duty misst und daraus ein komplett 
neues Signal erzeugt.

Autor: Walter (Gast)
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wenn du ein 5V Signal hast ist der Schaltungsaufwand mit einem 
Controller nahezu 0,
einfach die Ein/Aus Zeiten messen und mit halbierten Zeiten wieder 
ausgeben,
Zeitverzögerung ist halt eine Periode

Autor: Michael U. (Gast)
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Hallo,

bedingt meiner Meinung nach eine Schaltung mit Hellseher-Fähigkeit...

Da z.B. die H-zeit der doppelten Frequenz ja die Hälfte der H-Zeit der 
Eingangsfrequenz sein soll, muß der Ausgang schon am Anfang der H-Zeit 
wissen, wie lang die Eingangszeit ist, damit er bei der Häfte pünktlich 
auf L gehen kann.
;öglich wäre hüchstens, 2 oder 3 Ausgangszyklen einen Eingangszyklus 
später auszugeben, wenn die Werte bekannt sind -> kleiner µC mit 
passendem Programm vermutlich.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Winfried (Gast)
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Sowas wird auch gerne mit einem Regler realisiert, der Eingangsfrequenz 
bzw. Duty-Cycle als Soll-Größe nimmt und dann den Ausgang immer so 
nachregelt, dass  er der doppelten Frequenz entspricht. Klar ist auch 
hier, dass das Ausgangssignal zeitlich nachzieht und der Regler sich 
einschwingt.

Autor: Frank Hertz (Gast)
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µC scheidet eigentlich aus! Sollte ohne gehen.

Das eine zeitliche Verzögerung zwischen Eingangs- und Ausgangssignal 
entsteht ist logisch aber auch tolerierbar.

Kann man das Problem auch mit einen PLL lösen?

Autor: Matthias (Gast)
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nur Freuqenzverdoppeln geht mit drei Bauteilen, aber das auch noch das 
Tastverhältnis stimmen soll...

Autor: Peter (Gast)
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Hallo Matthias,
kannst du mal die Schaltung posten bzw deren namen nennen rein aus 
interesse.
Gruß
Peter

Autor: Matthias (Gast)
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f_in            _______
--------o------|         |
        |      |    =    |
       [R]     |         |
        |      |         |O------- f_out = 2*f_in
        o------|         |
        |      |         |
       [C]     |         |
        |      -----------  (XOR-Gatter)
       GND

f_in:   __   ___   ___   ___   __
     __XXX___XXX___XXX___XXX___XXX__

f_out:       _     _     _     
     __X_____X_____X_____X_____X____

Tau= R*C bestimmt die "Anschaltzeit" von t_on

Autor: Thomas R. (titan)
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Diese Schaltung verkürzt doch nur die Zeit, in der das signal auf high 
ist, oder seh ich das falsch? Also ne doppelte frequenz würde meiner 
meinung nach bedeuten, dass da doppelt so oft high-pegel anliegt.

Autor: Matthias (Gast)
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Tut es ja auch. Die Schaltung erzeugt bei der High UND low-Flanke des 
Eingangssignals ein Ausgangssignal mit der Länge abh. von R*C!
Das XOR-Gatter ists!
XOR=exlusiv oder:

in2   in1  |  XOR      "normal" OR
----------------------------------
 0     0    |   0          0
 0     1    |   1          1
 1     0    |   1          1
 1     1    |   0          1

Autor: Matthias (Gast)
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so muss es sein:
f_in:   __   ___   ___   ___   __
     __XXX___XXX___XXX___XXX___XXX__

f_out:    _  _  _  _  _  _  _  
     __X__X__X__X__X__X__X__X__X____

Autor: dieter (Gast)
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Dann müsste aber das so aussehne

f_in:   __   ___   ___   ___   __
     __XXX___XXX___XXX___XXX___XXX__

f_out:       _     _     _     
     __X__X__X__X__X__X__X__X__X__X_

alle X hab ich ergänzt..

Autor: Thomas R. (titan)
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jo, jetzt ist es jedenfalls verständlich, hab nochma drüber nachgedacht 
und die neuen f_out angeguckt

Autor: Frank Hertz (Gast)
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Das hilft mir aber nicht so wirklich weiter....

Hat jemand Erfahrung mit PLL?

Autor: Dieter Werner (Gast)
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Eine PLL verdoppelt auch nur die Frequenz, der ist das Tastverhätnis des 
Signals so was von egal ...

Autor: Dieter Werner (Gast)
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Sorry, meinte natürlich vervielfacht die Frequenz

Autor: Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)
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genau
PLL arbeitet Phasensynchron, die Phasen abweichung bestimmt die 
Frequenzkorektur des VFO


Du must zunächst Uss mittels Begrenzungsverstärkers fixiren oder 
benötigst ein Signal mit konstanter Amplitude(z.B.TTL-Signal).
Anschließend  must du High und Low(Signal invertieren) Phase separat 
mittels RC Gliedern in Analogspannung umwandeln und diese zwei 
spannugsabhängigen Monoflops zuführen, welche sich gegenseitig triggern

Selbstverständlich must du diese so kallibrieren, das sie mit der 
gleichen t(u) arbeiten.
So erhälst du eine Frequenzübersetzung deine Wahl bei konstantem 
Dutycycle je nach t/u der Monoflops.

Autor: Günter R. (galileo14)
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Eine PLL ist eine universelle Schaltung, um Frequenzen zu vervielfachen; 
ob sie verdoppelt, verdreifacht oder verhundertfacht wird, hängt 
ausschließlich vom Frequenzteiler in der Rückkopplungsleitung ab.

Schaue Dir mal das Datenblatt vom CD4046 an, das ist genau das, was Du 
brauchst. Damit kannst Du mit 2 IC's Deine Frequenz verdoppeln oder 
verdreifachen oder sonstwie hochtreiben (PLL-IC + 
Zähler/Frequenzteiler-IC).

Autor: Frank Hertz (Gast)
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Das sind ja jetzt gegen sätzige Aussagen.

Frequenzmultiplikation mit PLL funktioniert, das ist klar. Aber wie 
sieht es mit dem duty cycle nach der Multiplikation aus? Funktioniert 
das mit einem PLL so, dass die duty cycles von beiden Frequenzen dem 
selben Verhältnis entsprechen?

Autor: Frank (Gast)
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Du willst das mit möglichst geringem Schaltungsaufwand machen? Warum 
reitest du dann so auf PLL rum? µC und gut.

Autor: jens (Gast)
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@ Frank Hertz
wenn du nur Wert auf eine höhere Frequenz bei gleichem duty cycles (2% 
Genauigkeit) legst, reicht ein Comparator zwei R und ein C. Bei höherer 
Genauigkeit brauchst du noch zwei CMOS-Gatter. Ansonsten ist ein µC am 
besten.

Autor: Alwig (Gast)
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@Frank Hertz schrieb:

Aber wie sieht es mit dem duty cycle nach der Multiplikation aus? 
Funktioniert das mit einem PLL so, dass die duty cycles von beiden 
Frequenzen dem selben Verhältnis entsprechen?


Nein, mit dem Tastverhältnis des Eingangssignals hat das vervielfachte 
Ausgangssignal nichts mehr zu tun. Verwendest Du den Flip-Flop 
Diskriminator ist es 1:1, mit dem EXOR Diskriminator hängt das 
Verhältnis davon ab, wie weit der Oszillator nachgezogen werden muss.

Autor: Walter (Gast)
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Controller ist doch wirklich der geringste Aufwand,
mit 8 Beinchen und genau der Funktion die du willst kommst du mit einem 
PLL nicht hin!

Autor: Rahul Der trollige (rahul)
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Ich kenne mich zwar (noch) nicht mit PLL aus, aber kann man da nicht 
auch einen Tastgrad einstellen?
Wenn dem so ist, könnte man die gleichgerichtete Spannung (RC-Glied) des 
Eingangssignals zur Tastgradeinstellung herziehen...

Einfach müsste es aber sein, einen Mikrocontroller zu nehmen, wenn die 
Eingangsfrequenz variiert...(wenn sie das nicht tut, kann man auch mit 
einem Komparator und einem Oszilator die gewünschte Frequenz mit 
gewünschtem Tastgrad bekommen.

Autor: Frank Hertz (Gast)
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Also es ist so:

Die Eingangsfrequenz ist konstant, aber das duty cycle kann sich 
zwischen 0% und 100% ändern.

Autor: Rahul Der trollige (rahul)
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Darf es zwischen den Frequenzen eine Phasenverschiebung geben?

Autor: Frank Hertz (Gast)
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Ja. Hauptsache die Änderung des d.c. der Eingangsfrequenz zieht eine 
lineare Änderung des d.c. der Ausgangsfrequenz nach sich.

Autor: Rahul Der trollige (rahul)
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(Dreicks-)Oszillaztor mit einem OPV aufbauen und die Eingangs-Frequenz 
über ein RC-Glied "sieben" (Tiefpass). Diese gesiebte Spannung und die 
Dreiecksspannung einem Komparator zuführen. Da müsste dann eigentlich 
eine andere Frequenz (Dreiecksfrequenz) mit einem proportionalen 
Tastgrad herauskommen. U.U. muß man die Eingangsfrequenz noch mit einem 
Impedanzwandler entkoppeln.

Autor: Matthias (Gast)
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Hm.. Dein Signal soll also dasselbe Tastverhältnis haben? Nur doppelte 
Frequenz?
Ein Rechtecksignal ist im Frequenzbereich immer eine sin(x)/x-Funktion, 
mit Nullstellen, abhängig vom Tastverhältnis.
Wenn das jetzt mit zwei multipliziert wird, und zurückgewandelt wird, 
sollte das gehen..
Also:
x_in(t) => X_in(f) => mal zwei => x_out(t)

Das könnte gehen, ist aber auch nicht wirklich einfach..
Glaub aber nicht, das es eine einfache Lösung für dein Problem gibt...

Autor: Frank Hertz (Gast)
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Hallo nochmal,

mit der Variante von  "Rahul Der trollige" bin ich schon ein Stück 
weiter gekommen. Leider ist es aber noch nicht zufriedenstellend.

Noch mal was allgemeines:

Die Frequenz muss nicht zwingend verdoppelt werden sie muss nur 
mindestens doppelt so groß sein, kann aber auch größer sein.

Die Amplitude der Eingangsfrequenz ist auch nicht konstant! Aus diesem 
Grunde ist es ja auch nicht möglich die Pulsbreite durch gleichrichten 
des Signals zu erkennen. Ich dachte mir das so:
Eingangsfrequenz gleichrichten -> aus der Höhe des Gleichspannungswertes 
heraus bekommen, wie groß das Tastverhältnis ist. Das geht aber sicher 
nur, wenn die Amplitude der Eingangsfrequenz konstant ist?!?!

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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Jetzt ist die Frage, ob du die variable Amplitude auch im Ausgangssignal 
wieder haben willst oder nicht. Das einfachste ist aber wirklich, du 
nimmst dir nen winzigen 8-pin µC und machst das mit dem in Software.

Autor: Frank Hertz (Gast)
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Die variable Amplitude ist ist >nicht< zwingend am Ausgangssignal 
erforderlich.

Von den Kosten wäre ein winziger µC sicher auch Kostenneutral zum 
Schaltungsufwand der betreiben werden muss umd das Problem zu lösen 
(falls es denn wirklich diskret gelöst werden kann)?!?
Nicht desto trotz strebe ich einen  Lösung ohne µC an!

Wenn also noch jemand Tipps hat, wäre ich sehr erfreut!

Autor: Rahul Der trollige (rahul)
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Häng das Eingangssignal noch an einen Komparator - der macht dir aus 
allem möglichen ein Rechteck...Das Signal integrierst du dann mit einem 
RC-Glied und stellst dir damit das Tastverhältnis deines gewünschten 
Signals ein.

Autor: Frank (Gast)
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Mann, du stellst dich ja an, wie ein Hund beim scheißen. In diesem 
Thread wurde nun wirklich alles genannt, was man zur (wie auch immer 
gearteten) Lösung dieses Problems braucht. Noch dazu beantwortest du 
keine Fragen, die wiederum dabei helfen könnten, dir zu helfen. Wer 
nicht will, der hat schon.

Autor: Frank Hertz (Gast)
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>Noch dazu beantwortest du
>keine Fragen, die wiederum dabei helfen könnten, dir zu helfen.

z.B.???

Autor: jens (Gast)
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Die Schaltung erzeugt das gleiche Tastverhältnis bei einer höheren 
Frequenz.

Autor: Günter R. (galileo14)
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Frank Hertz wrote:
>>Noch dazu beantwortest du
>>keine Fragen, die wiederum dabei helfen könnten, dir zu helfen.
>
> z.B.???

Würdest Du uns verraten, was das für ein Signal ist, das Du messen 
möchtest bzw. warum die Drequenz verdoppelt werden muß?

Autor: Frank (Gast)
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Warum keinen µC?

Autor: Frank Hertz (Gast)
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Vorderung vom Auftraggeber.

Autor: Jorge (Gast)
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Mit einem Brückengleichrichter gehts (*2).

Hintenan einen Kondensator und dann noch einen Brückengleichrichter. 
Dann kommt ein Flip Flop und teilt durch 2. Macht also * 4/2 =2 mit 50% 
duty cycle.

Multiplier- Schaltungen bei Mikroprozessoren funktionieren über 
Monoflops und Gatter/Decoder hintenan.




Autor: Ch. Kupnick (kuc)
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Was du suchst nennt man PLL (Phase Locked Loop). Dazu gibt es reichlich 
Literatur und glücklicherweise auch Bausteine zu kaufen.

mfg
Christian

Autor: Pelé (Gast)
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Ich hab letztens mal damit experimntiert, das funzte ganz gut...

http://www.loetstelle.net/projekte/frequencydouble...

Autor: Dieter Werner (Gast)
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> Forderung vom Auftraggeber.

Wieder mal ein Kunde der ein Auto haben will das keine Räder hat aber 
trotzdem fährt - das muss doch auch gehen!
Zur Not ändern wir auch ein paar Naturgesetze dafür.

Autor: PLL (Gast)
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CY2304 von cypress.

Einfacher geht's wirklich nicht

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