Hallo zusammen, ich habe 2 PWM-Ausgänge, die in eine Spannugn mittels Tiefpass gewandelt werden müssen. Das Angeschlossene Gerät hat einen Eingangswiderstand >500 Ohm. Da die PWM-Signale durch die Timer0 und Timer2 eines Atmega16 erzeugt werden, wäre eine Anpassung der PWM-Frequenz durch Prescaler möglich. Die Taktfrequenz des Atmega beträgt 3.6864MHz und die gewünschte Ausgangsspannung entsprechen 0V - 5V. Wie muss ich den Tiefpass dimensionieren/bauen um eine stabile Ausgangspannung mit einer Reaktionszeit <0,5sek zu bekommen?
Hinsetzen, Tafelwerk lesen, ausrechnen, fertig. Wenn nicht zum Ziel gelangt, wieder herkommen und konrektes Problem schildern.
Dann direkt zur ersten Frage: Wie berechne ich die benötigte Grenzfrequenz? (3686400 / Prescaler) / 256 )?
Welche maximale Frequenz hat dein Ausgangssignal? Dann halt die Cutoff Frequenz des Filters so einstellen, dass er knapp drüber liegt und dein Signal so wenig wie möglich dämpft.
Ergibt sich die Frequenz nicht durch obrige Rechnung? Sry aber bin absolut neu in dem Thema und muss mich so schnell wie möglich darin einarbeiten.
Bau dir das doch mit LTspice oder der Pspice student version auf. Da kannst du die gewünschten Frequenzen durchfahren. So siehst du zumindest ob deine Berechnung in die richtige Richtung geht. Ein ganz normaler RC Tiefpaß reicht hier übrigens vollkommen aus.
Aus der Rechnung ergibt ich die maximale Frequenz mit der du ein Rechtecksignal ausgeben kannst. Du willst doch aber per PWM irgendeine Form von Analogsignal erzeugen, dazu musst du ja mehrere Flanken mit unterschiedlicher länge glätten. Deshalb musst du die Frequenz aus deiner Rechnung nochmal durch die Anzahl der benötigten Flanken für eine Periode deines Signals teilen.
@ Wastl Ich errinnere mich nur mit Grauen an Pspice, denn dies wurde in der Ausbildung mal angeschnitten, aber leider nicht verständlich vermittelt:( Ich habe die Simulation mit Crocodile Physiks probiert und dort 2 Tiefpassfilter hintereinander gehangen...10k und 100nf. Dadurch erreiche ich natürlich nicht die benötigte Ausgangsleistung, aber wäre es eine Möglichkeit, dass ich vor den Ausgang noch einen TS912 hänge? + Wäre dieser (dank r2r) in der Lage den kompletten Bereich von 0V bis 5V auszugeben?
Was soll denn für ein Signal rauskommen? Und welche Leistung an welche Last benötigst du?
>Wäre dieser (dank r2r) in der Lage den kompletten Bereich von 0V bis 5V >auszugeben? Wenn deine Versorgungsspannung höher als 5V liegt, dann ja. Allerdings sollte sogar der Controller in der Lage sein 10mA zu treiben. Welche Last schließt du denn da an? Hast du die 500R gemessen?
Im aktuellen Test waren 2 Tiefpassfilter hintereinander geschalten in der konfiguration 10k + 100nF. Der PWM-Ausgang wurde ohne Prescaler verwendet ((3686400[QUarz@Atmega] / 256[8Bit-Auflösung] / 2[Flanken]) = 7200Hz ?!? Messe ich mit dem Multimeter nach, erhalte ich genau (naja +Offset von 0,02V) die Spannungswerte die ich erwarte. Schließe ich diese jetzt jedoch an ein GPS-Gerät mit analogen Eingängen an, so fällt die Spannung drastisch ab von z.B. Vorher 4,96V auf ungefähr 2V. Ich habe die 500Ohm nur grob überschlagen, da die mA-Messung an meinem Multimeter defekt ist. Vorhher wurde das Ganze mit einem R2R-Netzwerk(R=690Ohm) gemacht und hat tadellos funktioniert
Achja: schließe ich den PWM-Ausgang direkt an den Analog-Eingang vom GPS an schwankt der Wert zu stark
Wenn du die grenzfrequenz des tiefpasses(R-C) auf die frequenz der grundwelle des 50% PWM Rechtecksignal legst, hast du eine unterdrueckung der grundwelle von 3dB oder(1/sqrt(2)). Das wird oft nicht reichen. Entweder du schiebst die grenzfrequenz weiter hinunter, erhoest die pwm frequenz, oder verwendest einen filter mit steilerem cutoff(naah). Wieso wird die grundfrequenz verwendet? Die oberwellen der Rechtecksfunktion haben kleinere amplitude und liegen bei hoeheren frequenzen, werdern also staerker gedaempft. Wieso bei 50%? Hier ist die frequenz am niedrigsten (man moege sich die fourier zerlegungen in einer gaengigen formelsammlung ansehen). (3686400 / Prescaler) / 256 passt also schon. Was gefehlt hat ist der erwuenschte daempfungsfaktor.
Bin mir schnell bei einem Kollegen ein Multimeter leihen gegangen um die Ströme die der Analog-Eingang zieht messen zu können: 0,2mA -.- Wieso werden die Spannungswerte dann so weit runtergezogen? Wenn ich einen Tiefpass entferne steigt der Spannungswert von 1,46V auf 1,77V...bei einem Dutycycle(?) von 50% müsste dieser aber bei 2,5V liegen.
NickNack schrieb: > Schließe ich diese jetzt jedoch an ein GPS-Gerät mit analogen Eingängen > an, so fällt die Spannung drastisch ab von z.B. Vorher 4,96V auf > ungefähr 2V. Dann brauchst Du einen Impedanzwandler: (http://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Spannungsfolger_.28Impedanzwandler.29). Je nach verfügbarer Versorgungsspannung brauchst Du einen Rail-to-Rail Operationsverstärker, z.B. TS912. Gruß Dietrich
Ich habe das Layout nun geändert und bitte um eure Absegnung: JE PWM-Ausgang ZWEI Tiefpassfilter hintereinander mit 10kOhm und 100nF (Dimensionierung so ok?) An dieser geglätteten Spannung hängt dann ein TS912, dessen Output direkt an das GPS-Gerät gehangen wird...zusätlicher Kodensator am Ausgang benötigt? Der invertierte Eingang des AMP ist mit dem Output verbunden(Follower). Am nicht-invertierendem Eingang das geglättete PWM-Signal.
NickNack schrieb: > zusätlicher Kodensator am > Ausgang benötigt? Erst mal wäre ein grafisches Schaltbild statt Prosa willkommen. Sonst versteht jeder was anderes und die meisten was falsches. Könnte mir auch passiert sein ... Grundsätzlich zur Frage nach einem C an einem OPA-Ausgang: nein, führt meist zu Schwingneigung. Wenn doch notwendig, dann einen kleinen Widerstand in die OPA-Ausgangsleitung setzen, je nach Typ sollten schon 50...100Ω reichen.
NickNack schrieb: > zusätlicher Kodensator am Ausgang benötigt? Ob das GPS-Gerät ein C am Eingang benötigt, weiß ich nicht. Aber ein Kondensator direkt am Ausgang eine Op-Amp kann ihn zum Schwingen bringen. Daher: - am Besten kein kondensator - wenn benötigt, dann Längswiderstand + Kondensator. Ob das dann allerdings dimensionierbar ist? Zu klein: OP kann schwingen; zu groß: Spannung am GPS wird ev. zu klein. Du hattest den TS912 ja schon erwähnt - hatte ich übersehen. Wie weit er am Ausgang an die Rails kommt, hängt von Deiner Last ab. Wenn Deine Last nur nach GND geht, wirst Du 0V aber nicht ganz +5V erreichen. Gruß Dietrich Edit: HildeK hat das meiste ja schon gesagt.
Werde versuchen heute noch einen Schaltplanausschnitt zu posten:)
NickNack schrieb: > JE PWM-Ausgang ZWEI Tiefpassfilter hintereinander mit 10kOhm und 100nF Das ist nicht besonders effektiv, wenn du an einem steilen Übergang interessiert bist. Guck dir mal Tschebyscheff Filter an. Von TI gibt es das Filterdesigntool FilterPro zum durchrechnen von aktiven Filtern http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/filterpro.html
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