OOK Signal verstärken - Probleme mit AGC

[Luca S. (schwimmer)]

Hallo Lieber Elektroniker,

ich baue gerade an einem Projekt bei dem es um zum Teil um die 
Verstärkung eines OOK (On-Off Keying) Signals geht.

Folgendes:
Das OOK ist ein 120kHz sinusförmiges Signal und hat eine Amplitude von 
50-300mV bei einer '1' und ca. 10mV bei einer '0'. Ich will dieses 
Signal verstärken und am Ausgang bei einer '1' ein sinusförmiges Signal 
(mit 120kHz) und einer Amplitude von 5V haben und bei einer '0' einfach 
Null Volt haben. Dazu habe ich mal ein grobes Bild gemalt welches die 
Funktion erklären soll.

Da das Signal bei einer '1' ja variiert (von 50-300mV) habe ich mir 
gedacht ich setze ein AGC (Automated Gain Control) Circuit ein. Das 
funktioniert auch super, jedoch werden leider auch die 10mV bei einer 
Null voll verstärkt und so sieht man am Ende keinen Unterschied mehr 
zwischen einer '1' und einer '0'. Ich habe dazu mal die AGC-Schaltung 
angehängt.

Hat jemand eine Idee wie ich nur die 50-300mV verstärken kann aber die 
10mV unterdrücken/filtern kann?

bin über jegliche Idee erfreut,

Vielen Dank

schwimmer

[Tobias F. (analrapist)]

Du wirst immer beides verstaerken, aus der AGC wird nie dein 
gewienschtes Signal direkt rauskommen. Dazu brauchst du einen 
Schwellwertschalter.

Allerdings solltest du die Zeitkonstante deiner AGC erhoehen. Dann wird 
er die 0 nicht genauso hoch machen wie die 1.

[Erwin D. (Gast)]

Luca S. schrieb:
> bin über jegliche Idee erfreut,

Such mal nach dem Begriff "Noise Gate". Damit werden bei 
Audio-Verstärkern Signale nur ab einem bestimmten Pegel verstärkt. 
Alles, was darunter ist, wird gesperrt. Also genau das, was du möchtest.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Luca S. schrieb:
> Ich will dieses Signal verstärken und am Ausgang bei einer '1' ein
> sinusförmiges Signal (mit 120kHz) und einer Amplitude von 5V haben und
> bei einer '0' einfach Null Volt haben.
Nur interessehalber: Wofür? Was soll hinterher mit diesem 
5V-Amplituden-signal passieren? Wird das analog weiterverarbeitet oder 
digitalisiert? Falls analog: womit wird das weiterverarbeitet? Und wie 
genau muss das Signal 5V haben und wie genau muss die Sinusform sein?

[HildeK (Gast)]

Luca S. schrieb:
> ich setze ein AGC (Automated Gain Control) Circuit ein. Das
> funktioniert auch super, jedoch werden leider auch die 10mV bei einer
> Null voll verstärkt und so sieht man am Ende keinen Unterschied mehr

Deine AGC macht genau das was sie soll: kleine Signale stärker 
verstärken als große, so dass nachher kaum mehr ein Pegelunterschied da 
ist.

Erwin D. schrieb:
> Such mal nach dem Begriff "Noise Gate".

[Tobias F. (analrapist)]

Erwin D. schrieb:
> Such mal nach dem Begriff "Noise Gate".

Da wird er nur Audiokram finden.

HildeK schrieb:
> Deine AGC macht genau das was sie soll: kleine Signale stärker
> verstärken als große, so dass nachher kaum mehr ein Pegelunterschied da
> ist.

Quatsch. Nach der Logik waere eine 5V Konstantspannungsquelle die 
perfekte AGC.

Dein Noise Gate ist auch nur eine AGC die halt ausgetaktet wird. Der OP 
ist mit einer AGC schon richtig drann. Er muss halt nur die 
Zeitkonstante deutlich groesser als die Bitzeit waehlen, dann klappt das 
auch.

[Erwin D. (Gast)]

Tobias F. schrieb:
> Erwin D. schrieb:
>> Such mal nach dem Begriff "Noise Gate".
>
> Da wird er nur Audiokram finden.
Was werde ich wohl damit gemeint haben:
Erwin D. schrieb:
> Damit werden bei
> Audio-Verstärkern Signale nur ab einem bestimmten Pegel verstärkt.
Das ist das gleiche Funktionsprinzip. Und die 120kHz des TO sind nicht 
gerade sooo weit weg, als daß man das nicht darauf anwenden könnte.
>
> HildeK schrieb:
>> Deine AGC macht genau das was sie soll: kleine Signale stärker
>> verstärken als große, so dass nachher kaum mehr ein Pegelunterschied da
>> ist.
>
> Quatsch. Nach der Logik waere eine 5V Konstantspannungsquelle die
> perfekte AGC.
Eine Konstantspannungsquelle als perfekte AGC?
Weißt du überhaupt, was AGC heißt? Automatic Gain Control
Das bedeutet, daß ein bestimmter Ausgangspegel erreicht werden soll, 
egal wie sich das Eingangssignal ändert.
Das wiederum bedeutet, daß die 300mV des TO weniger verstärkt werden 
müssen als die 10mV. Das heißt, die Pegelunterschiede werden durch die 
AGV ausgeregelt, so daß ein gleichmäßiger Pegel rauskommt.
Also genau das, was der TO NICHT will.
>
> Dein Noise Gate ist auch nur eine AGC die halt ausgetaktet wird.
Völlig daneben. Ein Noise Gate sperrt die Signale unterhalb einer 
bestimmten Schwelle und alles, was darüber ist, wird nicht angetastet.
Das bedeutet für den TO, daß die Signale, die kleiner sind als ca. 20mV 
gesperrt werden, während größere Signale durchgelassen werden. Die 
können dann bequem als "1" ausgewertet werden. DAS ist das Ziel des 
TO.

Erwin

[Tobias F. (analrapist)]

Erwin D. schrieb:
> Weißt du überhaupt, was AGC heißt? Automatic Gain Control

Ne?! Echt?! Unfassbar!

Erwin D. schrieb:
> Das bedeutet, daß ein bestimmter Ausgangspegel erreicht werden soll,
> egal wie sich das Eingangssignal ändert.

Naja, so wie du das sagst könnte man meinen du meinst einen bestimmten 
Instantanpegel. Das ist natürlich nicht so, sonst würde die AGC eine 
konstante Spannung ausgeben. Man muss die AGC natürlich so 
dimensionieren, dass die Symbole nicht einzeln verstärkt werden, sonst 
klappt es nicht. Sprich, die AGC muss "langsam" genug laufen um nicht 
die '1'en und '0'en zu sehen sondern nur den Mittelwert.

Erwin D. schrieb:
> Das wiederum bedeutet, daß die 300mV des TO weniger verstärkt werden
> müssen als die 10mV.

Nein. Dann wäre die AGC falsch eingestellt. Du könntest die AGC auch 
noch schneller machen, so dass sie auch die Bereiche zwischen den Maxima 
des Sinus auf 5V "verstärkt". Ist aber halt unsinn.

Erwin D. schrieb:
> Völlig daneben. Ein Noise Gate sperrt die Signale unterhalb einer
> bestimmten Schwelle und alles, was darüber ist, wird nicht angetastet.

Soso. Vorhin sagtest du, die Signale überhalb der Schwelle werden 
verstärkt. Wenn sie das nicht werden ist das Noise Gate komplett 
nutzlos. Wo willst du es einbauen?

Vor der AGC? Dann wird die AGC zu den Zeiten in denen das Noise Gate 
sperrt irgendwelches Rauschen auf 5V verstärken. Klasse

Nach der AGC? Da ist das Signal aktuell schon kaputt und das Noise Gate 
sperrt nie.

Statt der AGC? Woher bekommt der OP dann seine 5V?

Alles in allem wird der OP irgendwann eine Schwellwertentscheidung zur 
Biterkennung machen müssen. Das sollte er aber natürlich NACH der AGC 
machen. Dafür muss er aber seine AGC richtig dimensionieren.

[Erwin D. (Gast)]

Tobias F. schrieb:
> Ne?! Echt?! Unfassbar!

Viel geschrieben, aber am Thema vorbei.

Die Anordnung sollte folgende sein:
Als erstes das Noise Gate. Funktion wie schon von mir beschrieben.
Alle Signale, die aus dem Noise Gate kommen, müssen verstärkt werden, 
damit die geforderten 5V erreicht werden. Und zwar mit kleiner 
Zeitkonstante, damit die "1"-Bits schnell erkannt werden. Wenn kleinere 
Signale (10mV) anliegen, kommt aus dem Noise Gate nichts raus, was 
verstärkt werden kann. Wenn nichts da ist, wird das als "0" erkannt. 
Logisch, oder?
Das war's schon!

Wobei die Verstärkung auch noch wegfallen kann, wenn man einfach nur 
"Frequenz da/nicht da" auswertet und dabei "1" oder "0" rauskommt. Und 
das NUR mit einem Noise Gate.

[Tobias F. (analrapist)]

Erwin D. schrieb:
> Als erstes das Noise Gate.

Soso.

Erwin D. schrieb:
> Funktion wie schon von mir beschrieben.
> Alle Signale, die aus dem Noise Gate kommen, müssen verstärkt werden,
> damit die geforderten 5V erreicht werden.

Da sind wir uns einig.

Erwin D. schrieb:
> Und zwar mit kleiner
> Zeitkonstante, damit die "1"-Bits schnell erkannt werden.

Wat? Die Zeitkonstante einer AGC gibt an wie schnell die AGC den 
Verstärkungsfaktor ändert. Das heißt nicht dass die Signale lange 
brauchen um durch die AGC zu kommen, wie du das implizierst.

Erwin D. schrieb:
> Wenn kleinere
> Signale (10mV) anliegen, kommt aus dem Noise Gate nichts raus, was
> verstärkt werden kann. Wenn nichts da ist, wird das als "0" erkannt.
> Logisch, oder?

Dir ist bewusst dass die AGC dank der kleinen Zeitkonstante dann "auf 
Anschlag" hochdreht und Rauschen verstärkt? Wenn der Verstärker genug 
Headroom hat eben auch auf 5V. Nach dem Versärker ist also im Zweifel 
nur deshalb "nichts da", weil der Verstärker zu schlecht ist.

Erwin D. schrieb:
> Wobei die Verstärkung auch noch wegfallen kann, wenn man einfach nur
> "Frequenz da/nicht da" auswertet und dabei "1" oder "0" rauskommt. Und
> das NUR mit einem Noise Gate.

Ja. Das könnte man sogar ohne das Noise Gate. Einfach auswerten ob 
Frequenz um die 10mV oder deutlich höher. Allerdings braucht der OP 
offensichtlich die Verstärkung, sonst hätte er ja keinen Verstärker 
gebaut.

[Erwin D. (Gast)]

Tobias F. schrieb:
> Erwin D. schrieb:
>> Als erstes das Noise Gate.
>
> Soso.
>
> Erwin D. schrieb:
>> Funktion wie schon von mir beschrieben.
>> Alle Signale, die aus dem Noise Gate kommen, müssen verstärkt werden,
>> damit die geforderten 5V erreicht werden.
>
> Da sind wir uns einig.
>
> Erwin D. schrieb:
>> Und zwar mit kleiner
>> Zeitkonstante, damit die "1"-Bits schnell erkannt werden.
>
> Wat? Die Zeitkonstante einer AGC gibt an wie schnell die AGC den
> Verstärkungsfaktor ändert. Das heißt nicht dass die Signale lange
> brauchen um durch die AGC zu kommen, wie du das implizierst.
Eine kleine Zeitkonstante bedeutet schnelle Reaktion. Das schrieb ich 
schon.
>
> Erwin D. schrieb:
>> Wenn kleinere
>> Signale (10mV) anliegen, kommt aus dem Noise Gate nichts raus, was
>> verstärkt werden kann. Wenn nichts da ist, wird das als "0" erkannt.
>> Logisch, oder?
> Dir ist bewusst dass die AGC dank der kleinen Zeitkonstante dann "auf
> Anschlag" hochdreht und Rauschen verstärkt?
Und dir ist bewußt, daß man die Verstärkung nicht unendlich hoch wählen 
muß? So hoch wie nötig, nicht so hoch wie möglich...
>
Also bis auf die Tatsache, daß du die Verstärkung nur so noch wie nötig 
einstellst, sind wir uns offensichtlich einig.

Erwin

[Tobias F. (analrapist)]

Erwin D. schrieb:
> Eine kleine Zeitkonstante bedeutet schnelle Reaktion. Das schrieb ich
> schon.

Gut. Das hat aber garnichts damit zu tun wie schnell die 1 Bits erkannt 
werden können. Oder wieso nimmst du das an?

Erwin D. schrieb:
> Also bis auf die Tatsache, daß du die Verstärkung nur so noch wie nötig
> einstellst, sind wir uns offensichtlich einig.

Naja, ist halt eine AGC, die stellt ihre Verstärkung selbst ein. Der OP 
könnte tatsächlich die maximale Verstärkung so limitieren, dass er 
gerade noch die 50mV auf 5V verstärken kann. Üblicherweise ist der 
Dynamikumfang eines Empfangssignals aber so hoch dass das nicht geht.

[Erwin D. (Gast)]

Tobias F. schrieb:
> Erwin D. schrieb:
>> Eine kleine Zeitkonstante bedeutet schnelle Reaktion. Das schrieb ich
>> schon.
>
> Gut. Das hat aber garnichts damit zu tun wie schnell die 1 Bits erkannt
> werden können. Oder wieso nimmst du das an?
Weil eine große Zeitkonstante die Verstärkung nur relativ langsam ändern 
läßt. Und das führt logischerweise zu Verzögerungen.
>
> Erwin D. schrieb:
>> Also bis auf die Tatsache, daß du die Verstärkung nur so noch wie nötig
>> einstellst, sind wir uns offensichtlich einig.
>
> Naja, ist halt eine AGC, die stellt ihre Verstärkung selbst ein. Der OP
> könnte tatsächlich die maximale Verstärkung so limitieren, dass er
> gerade noch die 50mV auf 5V verstärken kann. Üblicherweise ist der
> Dynamikumfang eines Empfangssignals aber so hoch dass das nicht geht.

Das Einangssignal liegt laut TO bei
Luca S. schrieb:
> 50-300mV

Und das ist nun wirklich kein wahnsinnig großer Dynamikumfang.

Im Übrigen hab ich nochmal die Fragestellung durchgelesen und bin zum 
Schluß gekommen, daß das einzige Ziel des TO ist, Spannungen unterhalb 
von 10mV auf Null zu setzen. Alles andere hat er schon.
Und beim Nullsetzen kleiner Eingangspegel sind wir wieder beim Noise 
Gate.

Erwin

[Tobias F. (analrapist)]

Erwin D. schrieb:
> Weil eine große Zeitkonstante die Verstärkung nur relativ langsam ändern
> läßt.

Genau, den Verstärkungsfaktor.

Erwin D. schrieb:
> Und das führt logischerweise zu Verzögerungen.

Aber nicht im Signalpfad. Die AGC macht aus dem Eingang x einfach den 
Ausgang y nach y = a*x. Wie ein normaler Verstärker auch. Nur dass a = 
a(x) eben zeitvariant vom Eingangspegel ist. Die Zeitkonstante geht nun 
in das a(x) ein, bestimmt also wie schnell sich der Verstärker an eine 
Änderung des Pegels anpasst. Der Verstärkungsprozess selbst ist aber 
"instantan". Wenn sich der Verstärker, wie im Falle des OPs, nun zu 
schnell an das Signal anpasst dann verändert sie das Signal. Wenn man 
sie langsam genug macht ist sie wie ein zufällig richtig eingestellter 
normaler Verstärker.

Erwin D. schrieb:
> Alles andere hat er schon.

Um mal von dem Käse mit dem Noise Gate abzulenken: Hast du dir mal die 
Schaltung des OPs angeschaut? Das ist imho ein normaler Verstärker (also 
Opamp Standardschaltung) und er belastet das Eingangssignal dann 
abhängig vom Ausgangspegel. Das kann in der Simulation funktionieren, in 
echt sicher nicht zuverlässig bei einer "normalen" Signalquelle (zB. 
Antenne). Vielleicht sollte man da mal ansetzen...

[Erwin D. (Gast)]

Tobias F. schrieb:
> Um mal von dem Käse mit dem Noise Gate abzulenken:

Schönen Abend noch...

[Tobias F. (analrapist)]

Erwin D. schrieb:
> Schönen Abend noch...

Schön zu sehen dass eine gute Erklärung wirkt...

[So ein Depp (Gast)]

Und Tobias hast du jetzt deinen Schwanzlängenvergleich beendet?
Dann helfe dem TO doch mal konkret, nachdem du alle anderen vergrault 
hast.

Blödmann!

[Tobias F. (analrapist)]

So ein Depp schrieb:
> Dann helfe dem TO doch mal konkret, nachdem du alle anderen vergrault
> hast.

Hab ich doch schon ganz am Anfang. Der soll die Zeitkonstante hoeher 
stellen. Z.B. R5 oder C1 vergroessern. Ausserdem ist die Schaltung 
ungut, sollte er mal aendern, hab ich auch schon gesagt.