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Beliebig große Wechselspannung in Rechteck umwandeln
Suche nach: wechselspannung (3942) |
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BID = 748289
ffeichtinger
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Hallo
Wozu ich das ganze brauche schreibe ich hier besser nicht, denn das würde den Forenregeln widersprechen. Aber ich dachte mir vielleicht kann ich das hier mal ausklammern und nur diesen kleinen Teil betrachten. Ich kann euch aber versichern das ich auf diesem Gebiet weiß was ich mache und mich nicht in Gefahr begebe. (Das Ganze war sogar meine Bachelorarbeit, ich will es jetzt aber noch etwas verbessern.)
Wenn das nicht geht, dann lassen wir es eben und löschen diesen Thread wieder.
Der Titel klingt vielleicht trivial, ist es aber nicht.
Ich habe einen Sinusförmige Wechselspannung mit einer Frequenz von etwa 300kHz, mit einer Amplitude die von wenigen Volt bis zu einigen 100V reichen kann. Welchen Innenwiderstand die Quelle hat, von der das Signal kommt kann ich nicht genau sagen, ich glaube aber das sie relativ niederohmig ist.
Nun will ich im einfachsten Fall mit einem Komparator daraus ein Rechtecksignal mit zb. CMOS Pegel gewinnen um die Phasenlage zu erkennnen.
Bisher habe ich das so gemacht, dass ich der Quelle einen Vorwiderstand von einigen 10kΩ verpasst habe und parallel zum Komparator 2 Zenerdioden antiseriell geschaltet habe. Das reicht um den Komparator zu schalten.
Das Problem ist aber, dass der Komparator dann ein relativ hochohmiges Eingangssignal bekommt was das schnelle umschalten bei kleinen Eingangsspannungen verhindert. Wähle ich aber den Vorwiderstand zu klein so wird der Widerstand warm und ich verbrauche zu viel Leistung aus der Quelle. Das will ich nicht.
Welche Amplitude nun kommt hängt stark vom Betriebspunkt ab, es soll aber für möglichst große und möglichst kleine Spannungen funktionieren.
Was ich nun suche ist einen Eingangsbeschaltung, die für kleine Spannungen niederohmig und für hohe Spannungen hochohmig ist. Also in etwa so wie ein Kaltleiter (eine Glühbirne), nur ist eine Kaltleiter viel zu langsam. Es müsste inherent gehen, so wie ein Varistor, nur hat ein Varistor genau verkehrtes Verhalten.
Vielleicht eher so wie eine Stromquelle, aber eine bipolare... 
Ja an dieser Stelle stehe ich mit meinen Überlegungen an, ich hoffe ich habe mein Problem einigermaßen verständlich dargelegt.
mfg Fritz
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BID = 748352
perl
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Zitat :
| Wähle ich aber den Vorwiderstand zu klein so wird der Widerstand warm und ich verbrauche zu viel Leistung aus der Quelle. Das will ich nicht.
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Für hohe Wechselspannungen oder Hochfrequemz nimmt man kapazitive Spannungsteiler, die haben überhaupt keine Verlustleistung. |
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BID = 748360
ffeichtinger
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Hmm, ja das stimmt natürlich.
Aber wenn ich einen rein kapazitiven Spannungsteiler nehme ist das Teilerverhältnis ja wieder fest vorgegeben.
Wenn ich aber nur einen kapazitiven Vorwiderstand nehme und dann die Spannung mit Zenerdioden begrenze ändert sich die Phasenlage der Spannung.
mfg Fritz
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BID = 748367
QuirinO
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Ein Puffer-Operationsverstärker als Impedanzwandler zwischen Zenerdioden und Komperator?
Wieso schaltet der Komperator zu langsam? Hohe Eingangskapaziät?`Evtl anderen Typ verwenden?
Nur meine Gedanken zum Thema
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BID = 748373
dl2jas
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Eventuell ist das ein Stichwort für dich:
http://de.wikipedia.org/wiki/Automa.....elung
Hintergedanke, Du schnupperst sehr hochohmig an dem Signal und verstärkst es entsprechend. Du kannst auch mal schauen, was bei Frequenzzählern im Eingang sitzt, recht ähnliche Aufgabe.
DL2JAS
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mir haben lehrer den unterschied zwischen groß und kleinschreibung und die bedeutung der interpunktion zb punkt und komma beigebracht die das lesen eines textes gerade wenn er komplizierter ist und mehrere verschachtelungen enthält wesentlich erleichtert
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BID = 748374
ffeichtinger
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Derzeit habe ich da einen MAX964, sooo langsam ist der nicht. Aber jeder Komparator braucht eben auch ein wenig Biasstrom, je schneller desto mehr. Das wird auch bei schnellen OPVs nicht viel anders sein.
Ich kann eben einfach den Eingang nicht beliebig hochohmig machen.
Ideal wäre es wenn für Spannungen die der Komparator am Eingang noch verträgt, die Quelle direkt auf diesen durchgeschaltet würde. Für zu hohe Spannungen aber soll die Quelle weggeschaltet werden und stattdessen der Eingang des Komparators auf positive oder negative Versorungs gelegt werden, je nach dem.
mfg Fritz
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BID = 748380
QuirinO
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Ich hab mir gerade das Datenblatt deines Komperators angeguckt, das Ding hat eingangswiderstände im kOhm bereich und Biasströme im µA bereich.
Ich dachte an einen Operationsverstärker mit FET-Eingang, die haben EingangsImpedanzen im Bereich von MegOhm und Biasströme im pA Bereich. Geht das nicht in Richtung "Eingangswiderstand beliebig hoch" ? Oder hab ich gerade einen totalen Denkfehler?
Wenn du die Nulldurchgänge deiner Wechselspannung auswertest, dann ist es doch eigentlich egal wie hoch die Eingangsspannung ist. Einfach mit nem Widerstand und Zenerdioden kappen und dann puffern.
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BID = 748395
ffeichtinger
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Zitat :
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Ich dachte an einen Operationsverstärker mit FET-Eingang, die haben EingangsImpedanzen im Bereich von MegOhm und Biasströme im pA Bereich. Geht das nicht in Richtung "Eingangswiderstand beliebig hoch" ? Oder hab ich gerade einen totalen Denkfehler?
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Ja, ich denke das geht schon in die richtige Richtung.
D.h. ich nehme einen großen Vorwiderstand mit vllt. 1MΩ oder so, dann die Zenerdioden und daran einen OPV, der schnell genug und hochohmig ist, und dann den Komparator. Hast du dir das so vorgestellt?
Kann das so funktionieren? Die Zenerdioden brauchen doch sicher auch etwas Strom zum sperren und wieder einschalten.
Welcher OPV könnte diese Anforderungen erfüllen? Reicht da ein TL081 schon?
Außerdem wäre es wünschenswert nur eine Versorgungsspannung zu benötigen.
Den Vorschlag von dl2jas finde ich auch nicht schlecht, aber das ist vielleicht doch ein wenig aufändig. Ich hab mir jetzt mal den Schaltplan von diesem Bausatz angesehen:
http://www.elv.de/output/controller.....arke=
Aber da habe ich nichts derartiges finden können.
Wahnsinn, mit so einer Flut an hilfreichen Antworten habe ich nicht gerechnet. Vielen Dank 
mfg Fritz
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BID = 748407
dl2jas
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Suche nach Schaltplänen von alten Zählern!
Was ich meine, ist nichts anderes als ein übersteuerter Verstärker, der dann Rechteck am Ausgang liefert. Für die Zwecke sollte auch BC547 reichen, sind ja nur 300 kHz. Auch würde ich auf die Zenerdioden verzichten und dafür schnelle Siliziumdioden nehmen. Wenn Du zwei oder drei einfache Verstärker in Emitterschaltung hintereinanderschaltest, sollte das gut gehen. Deren einzelne Verstärkung nicht zu hoch wählen.
DL2JAS
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BID = 748412
Harald73
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>> Kann das so funktionieren?
Eher nicht. 1M Vorwiderstand bei einigen pF Eingangskapazität ergibt einige µs Zeitkonstante.
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*..da waren sie wieder, meine 3 Probleme: 1)keiner 2)versteht 3)mich
* Immer die gültigen Vorschriften beachten und sich keinesfalls auf meine Aussagen verlassen!
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BID = 748426
Onra
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BID = 750456
ffeichtinger
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Hallo
Tut mir leid, dass dieser Thread etwas eingeschlafen ist, es ist etwas dazwischen gekommen. Aber jetzt soll es weiter gehen.
Ich habe mir sehr viele Gedanken über das Thema gemacht und bin zu dem Schluss gekommen dass Harald73 den Kern des Problems gut zum Ausdruck gebracht hat:
Zitat :
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>> Kann das so funktionieren?
Eher nicht. 1M Vorwiderstand bei einigen pF Eingangskapazität ergibt einige µs Zeitkonstante.
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Genau, mit einem Vorwiderstand und irgendwelchen parasitären Kapzitäten im pF Bereich bin ich immer zu langsam, ganz egal was ich hinten nach schalte. Einen Vorwiderstand im M-Ohm Bereich brauche ich aber immer, wenn ich nicht zu viel Strom aus der Quelle entnehmen will. (Natürlich, ich könnte einen kapazitive Spannungsteiler verwenden und den entsprechend niederohmig auslegen ohne Verlustleistung zu erhalten, allerdings belaste ich die Quelle dann kapazitiv, auch das will ich nicht.)
Es soll immerhin eine Messung werden (zwar keine besonder genaue) und deshalb möchte ich möglichst jede unnötige Rückwirkung vermeiden.
Deshalb sind alle Verfahren mit Vorwiderstand (oder Impedanz) und Dioden zum clippen, übersteuerten Verstärkern, Impedanzwandler usw. zum scheitern verurteilt bzw. nicht das was ich will.
Onra hat dann einen Beitrag gepostet den ich erst wohl falsch interpretiert hatte und deshalb zu wenig beachtete. Bei genauerer Betrachtung und darüber nachdenken stellte sich jedoch heraus, dass es die Sache fast ins schwarze trifft.
Deshalb möchte ich diesen Weg jetzt weiter verfolgen. Eine Strombegrenzung mit Verarmungs-MOSFETs, genial! Genau die angegebene Schaltung mit 2 FETs und einem Widerstand soll meine Strombegrenzung sein, daran kommen dann zwei antiparallele Kleinsignaldioden zum clippen, die durch den (relativ) großen Strom schnell umgeladen werden, daran dann der Komparator.
Ich habe auf der verlinkten Seite 2 600V Typen gefunden die ich näher untersuchen möchte:
BSP135
BSS126
Letzterer ist wohl die kleinere Ausführung und hat kleinere parasitäre Kapazitäten, dürfte also für meine Zwecke besser geeignet sein. Ich würde gerne als nächstes eine Simulation mit LTSpice durchführen um die dynamischen Eigenschaften dieser Schaltung zu ergründen.
Hat jemand eine Idee wo man Simulationsmodelle für diese Typen bekommen könnte?
mfg Fritz
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[ Diese Nachricht wurde geändert von: ffeichtinger am 23 Feb 2011 22:51 ]
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BID = 750617
dl2jas
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Meine Idee mit den Verstärkern, die man in die Begrenzung treibt, scheint Dir nicht zu gefallen?
Gleiches oder ähnliches Prinzip nimmt man auch bei UKW-Radios FM für die ZF, die meist bei 10,7 MHz liegt. Wertet man FM aus, ist ja nur die Phasenlage interessant, die Amplitude interessiert nicht, solange vorhanden.
Damit es am Verstärkereingang hochohmig wird, nimmst Du für die erste Verstärkerstufe einen FET. Sinnvolle FETs sind bei 300 kHz noch recht hochohmig, die Gate-Kapazität kann man meist vernachlässigen.
DL2JAS
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Onra
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BID = 750734
ffeichtinger
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Ja, stimmt natürlich, das habe ich wohl nicht entdeckt.  Ich habe sie inzwischen auch per google gefunden.
Zitat :
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Meine Idee mit den Verstärkern, die man in die Begrenzung treibt, scheint Dir nicht zu gefallen?
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Anfangs ja. Aber mittlerweile bin ich zu dem Schluss gekommen, dass es so für meine Anwendung nicht gehen kann.
Ich habe eben eine Wechselspannung, die zwischen wenigen Volt und etwa 500V schwanken kann, in diesem Bereich möchte ich die Phase erfassen (möglichst unabhängig von der Amplitude) Außerdem darf ich die Quelle nicht zu sehr belasten. Deshalb müsste ich mit einem ohmschen Vorwiderstand bis in den M-Ohm Bereich gehen.
Parasitäre Kapazitäten im pF-Bereich gibt es aber immer, egal ob durch die Zuleitung, die Eingangsstufe oder sonst was. (Ich könnte nichtmal einen Tastkopf dranhalten)
Dadruch entstehen immer große Zeitkonstanten, die hier nicht zulässig sind.
Ich habe inzwischen ein Simulationmodell mit dem BSS126 aufgebaut. Das sieht fürs erste schon nicht schlecht aus.
Was mich ein wenig irritiert ist die Erscheinung, dass bei höheren Eingangsspannungen die Ausgangsspannung dazu neigt etwas vorzueilen. Mit steigendem eingestellten Strom wird dieser Effekt kleiner. Das ist eigentlich genau das Gegenteil von dem was am trivialerweise erwarten würde.
Ich habe mir überlegt, dass das vielleicht an so einer Art Ladungsinjektion liegen könnte. (Um den deuschen Begriff zu verwenden, ich kenne das als 'charge-injection') Wenn die Spannung am wieder Drain sinkt wird etwas Ladung beim Gate hinausgeschoben usw.
Weiß jemand wo man den BSS126 bekommen könnte? Ich habe bis jetzt nur Digi-key gefunden.
mfg Fritz
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