Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kapazitätsdiode mit PWM ansteuern


von Stefan S. (engi)


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Hi,

ich will mir eine Art Weltempfänger selbst aufbauen. Für erste Versuche 
soll noch ein alter Drehkondensator aus einem alten Radio verwendet 
werden, welcher später aber durch eine Kapazitätsdiode ersetzt werden 
soll. Diese Kapazitätsdiode soll dann von einem AVR mittels PWM 
angesteuert werden. Nun wird ja die Spannung am PWM-Ausgang durch 
Kondensatoren geglättet und Vorwiederstände sorgen dafür, dass sich 
diese Kondensatoren nicht zu schnell entladen. Trotzdem habe ich die 
Befürchtung, dass es geringfügige Spannungsschwankungen geben wird, 
welche über die Kapazitätsdiode ein kontinuierliches Abdriften der 
Empfangsfrequenz verursachen wird. Gibt es eine Möglichkeit die Spannung 
am PWM-Ausgang soweit zu stabilisieren, das es zu keinerlei 
Frequenzabweichung mehr kommt?

von Didi S. (kokisan2000)


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Suche mal hier im Forum nach den Begriffen "PWM Filter".

von Michael (Gast)


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Stefan S. schrieb:
> Gibt es eine Möglichkeit die Spannung am PWM-Ausgang soweit zu
> stabilisieren, das es zu keinerlei Frequenzabweichung mehr kommt?

"keinerlei Frequenzabweichung" gibt es bei solch einer Ansteuerung 
nicht. Man muss sich für solch eine Frequenzsteuerung überlegen, welche 
Frequenzschwankungen tolerierbar sind und das TP-Filter entsprechend 
auslegen.

von Helmut L. (helmi1)


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Stefan S. schrieb:
> Gibt es eine Möglichkeit die Spannung
> am PWM-Ausgang soweit zu stabilisieren, das es zu keinerlei
> Frequenzabweichung mehr kommt?

Ja, gibt es. Das Zauberwort nennt sich FLL.

Du mist mit einen der Timer die momentane Oszillatorfrequenz und 
vergleichst sie mit deiner gewuenschten Frequenz. Bei Abweichungen davon 
korrigierst du deinen PWM Ausgabewert.

FLL = Frequency Locked Loop = Frequenzveriegelte Schleife.

Das ist etwas anders als die bekanntere PLL bei der ja neben der 
Frequenz auch die Phasenlage geregelt wird was bei der FLL nicht 
passiert.

Allerdings sollte dein PWM Filter schon einen sehr kleinen Rippel am 
Ausgang haben das sich das sonst als FM Modulation im Oszillator 
bemerkbar macht.

von Stefan S. (engi)


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Könnte ich das auch so machen, das ich die Ausgabespannung am ADC messe 
und entsprechend gegensteuere wenn die Spannung zu hoch oder zu niedrig 
ist? Denn ich möchte auch in den MHZ Bereich gehen um auch normale 
Radioprogramme empfangen zu können. Die Spule müsste ja dann nur eine 
ausreichend geringe Induktivität besitzen um in den üblichen 
Radio-Bereich zu gelangen. Das auf jeden Fall erst mal ein Tiefpass rein 
muss um die Wechselspannung zu glätten, klingt logisch.

von Helmut L. (helmi1)


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Stefan S. schrieb:
> Könnte ich das auch so machen, das ich die Ausgabespannung am ADC messe
> und entsprechend gegensteuere wenn die Spannung zu hoch oder zu niedrig
> ist?

Nein, du must die Frequenz messen das ist was du stabil halten 
willst/must.
Dein Oszillator driftet ja auch noch zusaetzlich (und das nicht zu 
knapp).

Ist doch aber kein grosses Problem die Oszillatorfrequenz zu messen 
(eventuell noch einen 74AC161 Teiler davor)

von MaWin (Gast)


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Stefan S. schrieb:
> das es zu keinerlei
> Frequenzabweichung mehr kommt?

Nein.

Aber du kannst hinreichend gut filtern.

Das mhsst du sogar, denn jedes Durchschlagen der PWM hörst du im Radio 
als pfeifen wenn due PWM Frequenz im hörbaren Bereich liegt, und das 
wird sie weil du eine hohe Auflösung brauchen wirst..

von Helmut L. (helmi1)


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Besorg dir mal die Elektor Januar/Februar 2013 dort ist so eine 
Schaltung wie du sie suchst drin.

von c-hater (Gast)


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Helmut Lenzen schrieb:

> Ja, gibt es. Das Zauberwort nennt sich FLL.

Naja...

> FLL = Frequency Locked Loop = Frequenzveriegelte Schleife.
>
> Das ist etwas anders als die bekanntere PLL bei der ja neben der
> Frequenz auch die Phasenlage geregelt wird was bei der FLL nicht
> passiert.

Doch, natürlich passiert das zwangsweise auch bei einer FLL. Der 
Unterschied ist einfach nur, daß ein größerer Phasenfehler zulässig ist.

Sobald aber der Phasenfehler die Periodendauer erreicht, mutiert deine 
FLL unweigerlich zur PLL.

D.h.: deine FLL ist nix anderes als eine PLL mit einem "tieferen" 
Tiefpaß in der Regelschleife. Mit allen (leicht berechenbaren) Vor- und 
Nachteilen.

Man muß sich dafür keinen neuen Begriff ausdenken, echt nicht...

von Jobst M. (jobstens-de)


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c-hater schrieb:
> Man muß sich dafür keinen neuen Begriff ausdenken, echt nicht...

Sehe ich auch so.


@TO: Schau Dir mal den LM7001 an ... Gibts bei Reichelt - und das 
Datenblatt auch ...


Gruß

Jobst

von Arsenico (Gast)


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Warum nicht DAC und Verstärker mit Filter dahinter, da eine 
Kapazitätsdiode normalerweise deutlich mehr als nur 5 Volt benötigt. ? . 
! .

von Helmut L. (helmi1)


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c-hater schrieb:
> Man muß sich dafür keinen neuen Begriff ausdenken, echt nicht...

Erstmal sich infomieren dann los quacken.

http://de.wikipedia.org/wiki/Frequency_Locked_Loop

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


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Jobst M. schrieb:
> Schau Dir mal den LM7001 an ... Gibts bei Reichelt - und das
> Datenblatt auch ...

Und billig ist er auch. Habe neulich gerade einen kleinen Oszillator 
plus AVR damit gebaut, um den Chip mal zu testen. Ich hatte ihn 
allerdings aus einem alten analogen SAT-Rx, und der 7,2MHz Quarz war 
auch schon bei.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Ist schon interessant, wie die meisten Antworten hier so vollkommen an 
der Frage vorbei gehen.

- der TE will den DAC mit einer PWM realisieren, was soll da der Hinweis 
auf einen DAC?

- die Frage, wie der gewünschte Wert für die Abstimmspannung gefunden 
wird, stellte der TE auch nicht. Was soll also der Hinweis auf FLL oder 
PLL?

@Stefan: wenn du die Abstimmspannung per PWM erzeugst, dann mußt du die 
halt gut genug filtern. Das ist aber nicht so dramatisch, weil sich 
die Abstimmspannung ja i.d.R. nur langsam ändert. Du kannst also das 
Filter für richtig tiefe Frequenzen auslegen und außerdem deine 
PWM-Frequenz recht hoch legen. Daß das geht, beweisen existierende 
PLL-Empfänger. Denn aus dem Phasenvergleicher fällt am Ende auch nur ein 
PWM-Signal raus, das dann entsprechend geglättet wird bevor es an den 
VCO geht.

Viele PLL- (und FLL-) Empfänger verwenden noch einen Trick: wenn sie von 
einem Sender zu einem anderen umschalten, erhöhen sie die Bandbreite des 
Tiefpaß-Filters. Die Abstimmspannung kann somit schneller zum neuen Wert 
wechseln. Wenn die PLL (oder FLL) das erste Mal eingerastet ist, wird 
der Tiefpaßfilter wieder auf die kleine Bandbreite gesetzt. Im 
einfachsten Fall überbrückt man dazu einen Widerstand im TP-Filter mit 
einem Analogschalter.


XL

von W.S. (Gast)


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Axel Schwenke schrieb:
> - der TE will den DAC mit einer PWM realisieren, was soll da der Hinweis
> auf einen DAC?

Ganz einfach: weil allein schon die Idee, eine frequenzbestimmende 
C-Diode mit einem wie auch immer gesiebten PWM anzusteuern, sowas von 
falsch ist, daß einem schier die Spucke wegbleibt.

Nochmal im Klartext: Reste der PWM-Grundfrequenz kommen bei sowas IMMER 
mit durch und versauen den Empfang dadurch, daß alles FM-moduliert wird.

W.S.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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W.S. schrieb:
> Axel Schwenke schrieb:
>> - der TE will den DAC mit einer PWM realisieren, was soll da der Hinweis
>> auf einen DAC?
>
> Ganz einfach: weil allein schon die Idee, eine frequenzbestimmende
> C-Diode mit einem wie auch immer gesiebten PWM anzusteuern, sowas von
> falsch ist, daß einem schier die Spucke wegbleibt.

Faszinierend.

Irgendwie muß das den Herstellern von PLL-Tunern bisher entgangen sein. 
Denn wenn das stimmt, was du sagst, dann können deren Geräte ja gar 
nicht funktionieren ...


XL

von Rainer Z. (razi)


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Hai!

Stefan S. schrieb:
> Könnte ich das auch so machen, das ich die Ausgabespannung
> am ADC messe und entsprechend gegensteuere wenn die Spannung
> zu hoch oder zu niedrig ist?

Nein.

Du hast geschrieben, dass Du eine PWM als D/A-Wandler verwenden
willst. Das ständige Auf- und Entladen des Kondensators liegt
im Prinzip der PWM; um diese Schwankungen geht es.

> Denn ich möchte auch in den MHZ Bereich gehen um auch normale
> Radioprogramme empfangen zu können.

Aber dass Dein AVR auch im MHz-Bereich arbeitet und hervorragende
Störungen erzeugt, ist Dir schon klar?

Oder mal anders gefragt: Warum muss unbedingt immer alles mit
einem Mikrocontroller funktionieren? Warum tut es bei Deinem
Radio nicht ein normales 10-Gang-Wendelpoti zur Abstimmung?

Ich würde übrigens vorläufig beim Drehko bleiben. Das ist mein
voller Ernst.

Gruß,
Rainer

von Jobst M. (jobstens-de)


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W.S. schrieb:
> Nochmal im Klartext: Reste der PWM-Grundfrequenz kommen bei sowas IMMER
> mit durch und versauen den Empfang dadurch, daß alles FM-moduliert wird.

Die bekommt man schon um 100dB gedämpft - das stellt kein Problem dar. 
Obwohl ich diese Lösung auch nicht wählen würde.


Grundsätzlich gebe ich Axel auch Recht, nicht andere Lösungen 
vorzuschlagen, anstatt die Frage zu beantworten.
Falsch ist jedoch seine Aussage, dass eine PLL eine PWM ausgibt - 
zumindest solange man eine vernünftige PLL benutzt. Ein 
Phasenvergleicher gibt Korrektursignale (höher/tiefer) und ist ruhig, 
wenn die Phase/Frequenz steht.
Die 'billigen' exor-PLLs werden aus gutem Grund nicht in solchen 
Schaltungen verwendet.


Mensch, ich hatte hier ein Filter für PWM, welches die PWM zu 80dB 
unterdrückt hat und ohne überschwinger schnell ist. Leider finde ich die 
Schaltung gerade nicht mehr - reiche ich aber nach, sobald ich sie 
finde!


Gruß

Jobst

von Helmut L. (helmi1)


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Rainer Ziegenbein schrieb:
>> Denn ich möchte auch in den MHZ Bereich gehen um auch normale
>> Radioprogramme empfangen zu können.
>
> Aber dass Dein AVR auch im MHz-Bereich arbeitet und hervorragende
> Störungen erzeugt, ist Dir schon klar?

Ab mit dem uC in die Blechdose, alle I/O mit 1nF gegen die Blechdose 
abfangen dann sollte Ruhe sein.

Jobst M. schrieb:
> Die bekommt man schon um 100dB gedämpft - das stellt kein Problem dar.
> Obwohl ich diese Lösung auch nicht wählen würde.

Das haengt dann aber schon mehr vom Aufbau ab als von der 
Schaltungstechnik.

Jobst M. schrieb:
> Die 'billigen' exor-PLLs werden aus gutem Grund nicht in solchen
> Schaltungen verwendet.

Die haben aber noch einen ganz anderen Nachteil sie rasten auch auf 
Vielfache der Frequenz ein.

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


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Ein weiteres Problem, das bei der Verwendung der PWM zur Abstimmung 
auftritt, ist die Stufung. Du hast erstmal so viele Abstimmfrequenzen, 
wie du Bits in der PWM hast. Um Zwischenwerte zu erreichen, musst du 
also zwischen zwei PWM Durchläufen den Wert wechseln, was das Filter 
plötzlich vor die Aufgabe stellt, auch solche Mittelungen am Ausgang 
glatt zu liefern. Das ist also nicht mehr die PWM Frequenz, sondern die 
Frequenz zweier Timer Durchläufe und damit erheblich niederfrequenter.
 Noch feinere Abstufungen als nur zwischen zwei PWM Werten kannst du nur 
erreichen, indem du z.B. zwei Durchläufe mit Wert A und dann z.B. einen 
Durchlauf mit Wert A+1 herstellst. Das wird dann recht unruhig am 
Ausgang.

: Bearbeitet durch User
von Arsenico (Gast)


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Überspringe doch den gesamten Mist mit einer eleganten DDS Lösung.

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