Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kann man die Netzfrequenz mit Dioden beliebig verdoppeln?


von Tauris (Gast)


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Hallo,

wenn man die Netzspannung mit einem Brückengleichrichter gleichrichtet, 
verdoppelt sich ja die Frequenz von 50Hz auf 100Hz (auch, wenn es dann 
kein Sinus mehr ist).

Mich würde interessieren, ob es theoretisch möglich ist, mit 
Dioden/Gleichrichtern die Frequenz weiter zu verdoppeln. Also ohne 
aktive Bauteile.

Ein Brückengleichrichter direkt hinter einem Brückengleichrichter 
funktioniert freilich nicht, weil der erste Gleichrichter ja schon eine 
(halbwellensinusförmig pulsierende) Gleichspannung erzeugt hat.
Bei geschicktem Zwischenschalten von Cs und Rs könnte es allerdings 
gehen.

Vielleicht gibt es ja auch noch andere Möglichkeiten mit Dioden beliebig 
oft die Frequenz zu verdoppeln!?

von tschak norris (Gast)


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Eine Diode genügt schon. Sieh dir mal die Fouriertransformierte von 
pulsierender Gleichspannung an. Sie enthält alle harmonischen der 
Grundfrequenz.

von Werner H. (werner45)


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Theoretisch geht das schon. Du brauchst einen 100-Hz-Schwingkreis, um 
die 100 Hz auszufiltern. Bei weiterer Gleichrichtung brauchst Du einen 
200-Hz-Schwingkreis, dann einen 400-Hz- usw. Das sind aber viel Eisen, 
Kupfer und Kondensatoren...
Wird aber bei Hochfrequenz gemacht, da sind die Teile kleiner. Alle 
Amateur-Kurzwellenbänder entstehen durch Verdoppeln oder Verdreifachung 
von 3,5 MHz.

Gruß   -   Werner

von Falk B. (falk)


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@ Tauris (Gast)

>Vielleicht gibt es ja auch noch andere Möglichkeiten mit Dioden beliebig
>oft die Frequenz zu verdoppeln!?

Jain. Mit einem (großen) Vorwiderstand und viel Spannung auf zwei 
antiparallele Dioden erzeugt ein annäherndes Rechtecksignal, das 
vieeeele Oberwellen enthält. Mit einem Bandpassfilter kann man sich die 
passende raussuchen und verstärken. Wird in der HF-Technik so gemacht, 
damit hat man eine phasenstarre Kopplung von Oszillatoren mit 
ganzzahligen Vielfachen der Frequenz.

von dean winchester (Gast)


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Tauris schrieb:
> Mich würde interessieren, ob es theoretisch möglich ist, mit
> Dioden/Gleichrichtern die Frequenz weiter zu verdoppeln. Also ohne
> aktive Bauteile.

Dioden sind aktive Bauteile.

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Ich glaube, der TE meint das deutlich simpler:

- aus einem Brückengleichrichter kommen 100 Hz pulsierende (!) 
Geichspannung
- gibt man die auf einen Trafo, kommt da sekundär 100 Hz Wechselpannung 
raus, die man wiederum Brücken-gleichrichten könnte ... usw.

Das Ganze ist zwar nicht gerade effizient, sollte im Prinzip aber schon 
funktionieren!

von karadur (Gast)


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100Hz pulsierende Gleichspannung auf einen Trafo gibt Rauch, weil der 
Trafo in die Sättigung geht.

von Alfred B. (alfred_b979)


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Das geht (irgendwie), aber halt nicht ohne "echte" passive Bauteile 
(eine Diode ist ja ein "spannungsbetätigter Schalter"). Man müßte den 
Ausgang der jeweiligen Gleichrichtungs-Stufen vom Eingang der folgenden 
entkoppeln.

Schon in der 2. Stufe hat man eine seltsame Signalform. Die immer 
"schöner" wird. Ergebnis sind hauptsächlich (angenäherte) Dreiecke, 
zwischendrin noch, jede 1/100stel Sekunde, die Spitze des Sinus.

Beliebig oft? Bestimmt nicht! ;-) Außer, man würde die Bauteile - 
zumindest großteils - ideal ansehen. Grenzen sind auch die Höhe der 
Spannung selbst, der Ausgangswiderstand der Spannungsquelle, und ..., 
und ...

MfG

von Michael B. (laberkopp)


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Frank E. schrieb:
> Ich glaube, der TE meint das deutlich simpler:
>
> - aus einem Brückengleichrichter kommen 100 Hz pulsierende (!)
> Geichspannung
> - gibt man die auf einen Trafo, kommt da sekundär 100 Hz Wechselpannung
> raus, die man wiederum Brücken-gleichrichten könnte ... usw.
>
> Das Ganze ist zwar nicht gerade effizient, sollte im Prinzip aber schon
> funktionieren!

Autsch.

Gleichspannung auf einen Trafo ?

Da hat wer bei grundlegendsten Grundlagen nicht aufgepasst.

Das Problem an der Ausgangsspannung eines Brückengleichrichters ist 
auch, daß die Spannung zwar aktiv ansteigt, aber eigentlich nicht mehr 
fällt, d.h. sie wird nicht mehr auf 0V gezogen (wie man am unbelasteten 
Siebelko erkennt).

SO geht das also schon mal nicht.

Ein Belastungswiderstand hinter dem Brückengleichrichter, ein 
Kondensator um Gleichspannung abzutrennen, dann bräuchte man keinen 
weiteren Trafo, der kann aber die Spannung wieder anheben, denn die 
Dioden kosten ja zumindest 1.4V, der Gleichrichter halbiert.

von Alfred B. (alfred_b979)


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dean winchester schrieb:
> Dioden sind aktive Bauteile.

Da war ich zu spät/langsam...

von Sven B. (scummos)


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Hä, Dioden sind doch nicht aktiv. Nach welcher Definition von "aktiv" 
sind Dioden denn bitte aktiv. Dioden sind nichtlinear, aber das war's 
auch schon.

Wie schon gesagt wurde: eine Diode genügt um die Netzfrequenz beliebig 
zu verdoppeln, bzw. bis zur Grenzfrequenz der Diode eben. Das kann 
prinzipiell bis in den GHz-Bereich und höher gehen. Das Problem ist dass 
die Signale mit diesen hohen Frequenzen bei einer solchen Verdopplung 
sehr sehr wenig Leistung enthalten werden.

: Bearbeitet durch User
von Hp M. (nachtmix)


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Tauris schrieb:
> Vielleicht gibt es ja auch noch andere Möglichkeiten mit Dioden beliebig
> oft die Frequenz zu verdoppeln!?

Nicht nur mit Dioden.
Bevor es die gab hat man bei den Maschinensendern die magnetische 
Sättigung von Eisenkernen benutzt um die von einem Dynamo gelieferte 
tonfrequente Wechselspannung  in Hochfrequenz zu vervielfachen.
Die Schwierigkeit besteht hauptsächlich darin, dass die Amplituden der 
erzeugten Oberwellen mit deren Ordnung abnehmen.
Durch geschicktes Filtern der unerwünschten Frequenzen 
(Idler-Schwingkreise) kann man aber den anscheinend unvermeidlichen 
Verlust von niederfrequenter Treiberleistung stark reduzieren.


Michael B. schrieb:
> Ein Belastungswiderstand hinter dem Brückengleichrichter, ein
> Kondensator um Gleichspannung abzutrennen,

Nicht ganz.
Besser ist es den Brückengleichrichter mit einer Induktivität zu 
belasten, denn die versucht den Strom zu stabilisieren.
Das Resultat ist ein rechteckiger Stromverlauf  vor dem Gleichrichter.

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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> Autsch.
>
> Gleichspannung auf einen Trafo ?
>
> Da hat wer bei grundlegendsten Grundlagen nicht aufgepasst.
>


Und du hast nicht richtig gelesen, da stand PULSIERENDE Gelichspannung. 
Und die bewirkt definitiv eine Ausgangsspannung sekundär. War ja auch 
nie die Rede davon, dass es sonderlich effizient wäre ...

von Sven B. (scummos)


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Oh, und ein anderer Grund warum man das so eher nicht macht in der 
Praxis ist das Phasenrauschen: du wirst aus 50 Hz kein besonders 
schmalbandiges hochfrequentes Signal erzeugen können.

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Sven B. schrieb:
> Oh, und ein anderer Grund warum man das so eher nicht macht in der
> Praxis ist das Phasenrauschen: du wirst aus 50 Hz kein besonders
> schmalbandiges hochfrequentes Signal erzeugen können.

Jetzt kreig' dich mal wieder ein.

Was ein "Gedankenexperiment" ist, weisst du aber schon, oder? Nieman hat 
beschlossen, auf diese Art morgen eine Radio-Trägerfrequenz zu erzeugen 
...

von Michael B. (laberkopp)


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Frank E. schrieb:
>> Autsch.
>>
>> Gleichspannung auf einen Trafo ?
>>
>> Da hat wer bei grundlegendsten Grundlagen nicht aufgepasst.
>>
>
> Und du hast nicht richtig gelesen, da stand PULSIERENDE Gelichspannung.
> Und die bewirkt definitiv eine Ausgangsspannung sekundär. War ja auch
> nie die Rede davon, dass es sonderlich effizient wäre ...

Red dich nicht raus, und dann so dumm raus.

Ob pulsierend oder schwankend oder wechselspannungsüberlagert: So lange 
die Spannung an einem Trafo nur in einer Polaritätsrichtung anliegt, 
magnetisiert er immer weiter auf, ob er das nun mit gleichmässigem Tempo 
oder eher schrittweise pro Halbwelle tut spielt für den Schaden keine 
Rolle: Er sättigt und transformiert damit nicht mehr.

Das sind wirklich absolute Grundlagen, und sich aus dem faux pas 
rausreden zu wollen macht das Nichtwissen nur noch peinlicher.

von Harald W. (wilhelms)


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Sven B. schrieb:

> Hä, Dioden sind doch nicht aktiv.

Du hast recht. Meine liegen schon seit Jahren im Kasten,
ohne sich zu bewegen. Die Transistoren allerdings auch. :-)

von Schwarzerpeter (Gast)


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Die pulsierende Gleichspannung einfach wieder auf einen Trafo (1:1 
gewickelt) geben und danach wieder einen Brückengleichrichter. Kann man 
so lange wiederholen, bis die Verluste zu hoch werden!

von npn (Gast)


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Schwarzerpeter schrieb:
> Die pulsierende Gleichspannung einfach wieder auf einen Trafo (1:1
> gewickelt) geben und danach wieder einen Brückengleichrichter. Kann man
> so lange wiederholen, bis die Verluste zu hoch werden!

Das wurde schon vor fünf Jahren(!) als Quatsch erkannt.
Gleichspannung auf einen Trafo -> autsch

von besserwisser (Gast)


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npn schrieb:
> Schwarzerpeter schrieb:
>> Die pulsierende Gleichspannung einfach wieder auf einen Trafo (1:1
>> gewickelt) geben und danach wieder einen Brückengleichrichter. Kann man
>> so lange wiederholen, bis die Verluste zu hoch werden!
>
> Das wurde schon vor fünf Jahren(!) als Quatsch erkannt.

Ja, aber nur von Laberkop. Hat nichts zu bedeuten...

> Gleichspannung auf einen Trafo -> autsch

Nein!

Tauris schrieb:
> Mich würde interessieren, ob es theoretisch möglich ist, mit
> Dioden/Gleichrichtern die Frequenz weiter zu verdoppeln. Also ohne
> aktive Bauteile.

Ja, wie gesagt, 
Trafo->Gleichrichter->Trafo->Gleichrichter->Trafo->Gleichrichter->... 
funktioniert.

von Der Superkleber (Gast)


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karadur schrieb:
> 100Hz pulsierende Gleichspannung auf einen Trafo gibt Rauch, weil
> der
> Trafo in die Sättigung geht.

Quark, ein Kondensator als Gleichstrom Sperre reicht…

von Patrick L. (Firma: S-C-I DATA GbR) (pali64)


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Der Superkleber schrieb:
> Quark, ein Kondensator als Gleichstrom Sperre reicht…

Das ist richtig:
Gleichrichter->"C"->Trafo->Gleichrichter->"C"->Trafo.....

So kann man die Frequenz gut vervielfachen und wen das L/C gut berechnet 
ist. sieht das Signal auch einigermaßen gut aus.

Ich habe viele Anwendungen wo Trafos pulsierenden Gleichstrom 
übertragen, nämlich als Beispiel wenn man FET Potentialfrei ansteuern 
will geht mann mit einem PWM Rechteck auf ein Übertrager(was ja auch ein 
Trafo ist)

Sehe nicht ein, wieso dass dies nicht gehen soll.

Oft werden auch Digitale Signale so Potentialfrei übertragen was ja auch 
pulsierende Gleichspannung ist.

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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Patrick L. schrieb:
> Gleichrichter->"C"->Trafo ...

Moment mal, die Reihenschaltung aus Gleichrichter und Kondensator kann 
nicht funktionieren. Sobald der Kondensator geladen wurde ist Ende. 
Niemand wird ihn entladen.

Wir können natürlich noch weitere Balkone an das Konstrukt dran bauen, 
nur sind wir dann ziemlich weit vom ersten Ansatz oder gar der Frage des 
TO entfernt.

von Jens G. (jensig)


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Patrick L. schrieb:
> Sehe nicht ein, wieso dass dies nicht gehen soll.
>
> Oft werden auch Digitale Signale so Potentialfrei übertragen was ja auch
> pulsierende Gleichspannung ist.

Hier wollte aber vor 5 Jahren keiner potentialfrei übertragen, sondern 
die Frequenz noch und nöcher verdoppeln. Und dazu wurde ja schon 
reichlich gesagt, mit zumindest einer funktionsfähigen Variante.
Mit Deiner Variante wird es jedenfalls nicht gehen.

: Bearbeitet durch User
von besserwisser (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Patrick L. schrieb:
>> Gleichrichter->"C"->Trafo ...
>
> Moment mal, die Reihenschaltung aus Gleichrichter und Kondensator kann
> nicht funktionieren. Sobald der Kondensator geladen wurde ist Ende.
> Niemand wird ihn entladen

Richtig. Man braucht aber auch überhaupt keinen Kondensator vor dem 
Transformator.

Jahrzehnte lang wurden Trafos in Millionen von Geräten dazu eingesetzt, 
um aus "pulsierender Gleichspannung" durchaus wohlklingende, reine 
Wechselspannung zu machen. Einfach mal bei Jogis Röhrenbude vorbei 
schauen...

Aber irgendwann im Jahre des Herren, anno2020, hat es offensichtlich 
einen großen Knall gegeben, pnp und Laberkop haben die Sättigung 
entdeckt und fortan funktioniert nicht mehr, was zuvor noch normal 
war... ;-) Sehr traurig das. Also korrigiere ich mich:

besserwisser schrieb:

> ...wie gesagt,
> Trafo->Gleichrichter->Trafo->Gleichrichter->Trafo->Gleichrichter->...
> funktioniert.

e problemlos bis zum Jahr 2020... :-)

von Harald W. (wilhelms)


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besserwisser schrieb:

> Jahrzehnte lang wurden Trafos in Millionen von Geräten dazu eingesetzt,
> um aus "pulsierender Gleichspannung" durchaus wohlklingende, reine
> Wechselspannung zu machen.

Das waren aber keine Netztrafos, sondern Ausgangsübertrager.
die haben einen anderen, inneren Aufbau.

> Aber irgendwann im Jahre des Herren, anno2020, hat es offensichtlich
> einen großen Knall gegeben, pnp und Laberkop haben die Sättigung
> entdeckt

Die wurde schon lange vor Deiner Geburt entdeckt und z.B. beim
Bau von Eintakt-Ausgangsübertragern entsprechend berücksichtigt.
Dehalb sins Ausgangsübertrager auch deutlich grösser als Netz-
trafos mit gleicher Leistung.

> besserwisser schrieb:

Ein Besserwisser ist nicht unbedingt ein Richtigwisser. :-(

>> ...wie gesagt,
>> Trafo->Gleichrichter->Trafo->Gleichrichter->Trafo->Gleichrichter->...
>> funktioniert.
>
> e problemlos bis zum Jahr 2020... :-)

Aber nur bei Besserwissern. Andere nehmen zur Vervielfachung
von Frequenzen z.B. ein PLL-IC und schon ist die ganze Schal-
tung deutlich kleiner.

von Karl B. (gustav)


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Falk B. schrieb:
> Wird in der HF-Technik so gemacht,
> damit hat man eine phasenstarre Kopplung von Oszillatoren mit
> ganzzahligen Vielfachen der Frequenz.

Hi,
serienmäßig bei "alten" Stereodecodern die phasenrichtige und 
phasenstarre Rückgewinnung des 38 kHz Hilfsträgers aus dem 19 kHz 
Pilotton.
Aber Mittelpunktschaltung "verzerrt" weniger etc.
An C16 sind's dann 38 kHz.

Harald W. schrieb:
> Andere nehmen zur Vervielfachung
> von Frequenzen z.B. ein PLL-IC und schon ist die ganze Schal-
> tung deutlich kleiner.

Hat man erst später bei UKW-Stereo so gemacht, als die entsprechenden 
ICs rauskamen MC1310 z.B.

Zurück zum Thema:
Wie Spannungsverdopplung/Vervielfachung, mit Dioden und Kondensatoren,
was als Schaltungsprinzip dem TO wohl vorschwebte, ist eine 
Frequenzvervielfachung mit Dioden so nicht effektiv.
Das ist reine Theorie. Dafür würde ich meine Zeit nicht verschwenden.

ciao
gustav

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Karl B. schrieb:

>> PLL-IC und schon ist die ganze Schaltung deutlich kleiner.

> Hat man erst später so gemacht,

Ja, vor ca. 50 Jahren.

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