Hallo, ich betrachte einen Spannungsteiler als Black-Box. Nachdem ich das Systemverhalten über der Frequenz ausgemessen habe, ist ein Bandpassverhalten sichtbar. Dieses möchte ich nun mit einem passiven Netzwerk so kompensieren, dass die Phasenverschiebung verschwindet. Es soll also ein reelles Übertragungsverhalten ohne Frequenzabhängigkeit entstehen. In diesem Fall müsste ich dies mit einer Bandsperre durchführen. Ich müsste das Problem (Dimensionierung) mit mathematischen Mitteln lösen. Hat damit jemand Erfahrung oder kann mir einen Tipp geben? Vielen Dank.
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Einfach probieren. Es gibt keine idealen Bauteile, also wird das was du rechnerisch bekommst sowieso nie ganz passen.
Moin, Johannes B. schrieb: > Dieses möchte ich nun mit einem passiven > Netzwerk so kompensieren, dass die Phasenverschiebung verschwindet. Das klappt nicht. Du kannst die Phasenverschiebung hoechstens linearisieren, d.h. deine Blackbox+Kompensation haben dann eine bestimmte, ueber die Frequenz halbwegs konstante Verzoegerung des Signals. Rein mathematisch kannst du natuerlich alle moeglichen Faxen machen, z.b. mit dem Kehrwert der Uebertragungsfkt multiplizieren. Aber in echt kommen dann halt nicht-kausale Uebertragungsfkt oder "komische" (d.h. negative) Bauteilwerte raus. Gruss WK
Dergute W. schrieb: > oder "komische" (d.h. > negative) Bauteilwerte raus. Ah das ist doch kein Problem! Negative Kapazität ist doch ganz klar eine Induktivität und umgekehrt. Und negative Widerstände sind einfach Verstärker. ;-)
> Das klappt nicht.
Mit der Antwort wird sich mein Professor wohl nicht zufrieden geben. :D
Trotzdem hast Du eigentlich Recht. Durch Toleranzen werde ich wohl nie
ein optimales Ergebnis erzielen können. Mal schauen, wie ich es trotzdem
angehe...
Spannungsteiler kompensiert man doch mit kleinen Cs über den "oberen" Rs, die den Einfluß durch die parasitären C gegen die Umgebung aufheben sollen. Bei Einem Spannungsteiler aus zwei R also mit einem C zw. Ein- und Ausgang ...
Schau mal hier: http://www.schruefer-messtechnik.de/EMT-Uebungen/Loesungen/2.2.2-tastkopf-02b.pdf https://www.oszilloskope.net/tastkopf-abgleichen/
Wobei der zu kompensierende Bereich mit der Toleranz fehlt. Macht einen Unterschied ob Du einen Spannungsbereich bis 10kHz und 5% Frequenzgang kompensierst oder wie in einen Multimeter mehrere Teilerwiderstände über einen größeren Bereich. Schau Dir mal Schaltpläne von Multimeter an, vielleicht kannst Du die Kompensation nachrechnen.
Jens G. schrieb: > Bei Einem Spannungsteiler aus zwei R also mit einem C zw. Ein- und > Ausgang ... Der Spannungsteiler zeigt ein Bandpassverhalten, d.h. bei DC kommt 0V am Ausgang raus. Es kann also kein Teiler aus Widerständen sein. Eher ein kapazitiver Teiler, dessen Cs oberhalb ihrer Grenzfrequenz als Induktivität wirken.
Johannes B. schrieb: > ich betrachte einen Spannungsteiler als Black-Box. Nachdem ich das > Systemverhalten über der Frequenz ausgemessen habe, ist ein > Bandpassverhalten sichtbar. Dann hast du Unsinn gemessen. In der Praxis besteht ein kompensierter Spannungsteiler nur aus Widerständen und Kondensatoren. In der Theorie sind da zwar auch parasitäre Induktivitäten, aber die sind wesentlich leichter zu unterdrücken, als die parasitären Kapazitäten. > Dieses möchte ich nun mit einem passiven > Netzwerk so kompensieren, dass die Phasenverschiebung verschwindet. Es > soll also ein reelles Übertragungsverhalten ohne Frequenzabhängigkeit > entstehen. In der Praxis macht man das, indem man dem (rein reellen) Widerstands- Spannungsteiler einen kapazitiven Spannungsteiler parallel schaltet. Die Werte ergeben sich sehr intuitiv, wenn man die Grenzwertbetrachtung f->0 und f->oo macht. Die parasitären Kapazitäten liegen den Kapazitäten im Spannungsteiler parallel, werden also einfach abgezogen. Wenn man dabei auf negative Kapazitäten kommt, waren die Anfangswerte wohl zu klein. Wenn man davon ausgeht, daß zu jedem Widerstand (R1, R2) eine identische parasitäre Kapazität C parallel liegt, dann reicht es dem kleineren der Widerstände eine zusätzliche Kapazität Cx parallel zu schalten. > In diesem Fall müsste ich dies mit einer Bandsperre durchführen. Ähhm. Nein. Man kann zwar eine solche Linearisierung durchführen. Aber nur in der Therie. In der Praxis scheitert das schon daran, daß man den "Bandpaß" gar nicht mit der notwendigen Genauigkeit ausmessen kann.
Moin, Johannes B. schrieb: >> Das klappt nicht. > > Mit der Antwort wird sich mein Professor wohl nicht zufrieden geben. :D > Trotzdem hast Du eigentlich Recht. Durch Toleranzen werde ich wohl nie > ein optimales Ergebnis erzielen können. Das hat mit den Toleranzen eher weniger zu tun. Aber mit so Sachen wie Kausalitaet. Wenn du einmal an der Phase gedreht hast, dann kannst du die nicht mehr zurueckdrehen, ohne mit der Rueckdrehvorrichtung die Kausalitaet zu verletzen. Und wenn meine Blackbox Nullstellen im Frequenzgang hat (Und ein Bandfilter hat Nullstellen bei z.b. f=0 und f=unendlich) dann gibt's die naechsten Probleme... Gruss WK
Oder so schrieb: > Jens G. schrieb: >> Bei Einem Spannungsteiler aus zwei R also mit einem C zw. Ein- und >> Ausgang ... > > Der Spannungsteiler zeigt ein Bandpassverhalten, d.h. bei DC kommt 0V am > Ausgang raus. Es kann also kein Teiler aus Widerständen sein. Eher ein > kapazitiver Teiler, dessen Cs oberhalb ihrer Grenzfrequenz als > Induktivität wirken. Dann spricht man eher von Filter, und nicht von Spannungsteiler. Und ob sein Teiler bei DC 0V durchläßt, wäre auch noch zu klären. Vielleicht läßt das Ding ja ganz normal DC durch, und hat nur einen "Bandpaßhuckel" oben drauf ...
DC wird bei dem Produkt normal heruntergeteilt. Nur bei AC machen sich die durch die Bauform entstehenden parasitären Effekte bemerkbar. Ich möchte bis 10kHz möglichst 2% frequenzgangkompensieren (Betrag). Es sind also sehr schmalbandige Grenzen.
Moin, Johannes B. schrieb: > DC wird bei dem Produkt normal heruntergeteilt. Aha. Also wahrscheinlich eher nix mit Bandpass. > Nur bei AC machen sich die durch die Bauform entstehenden parasitären > Effekte bemerkbar. Sehr schoen. Lassen sich diese Effekte auch irgendwie mathematisch ausdruecken, oder gar in einem Ersatzschaltbild, womoeglich auch noch mit Bauteilwerten? Oder zumindest grob qualitativ; also wie teilt das Dingens bei DC, wie bei 10kHz? > Ich möchte bis 10kHz möglichst 2% frequenzgangkompensieren (Betrag). Es > sind also sehr schmalbandige Grenzen. Aha. Kleiner Pro-Tipp: Schreib sowas gleich in's erste Post. Gruss WK
>> DC wird bei dem Produkt normal heruntergeteilt. > Aha. Also wahrscheinlich eher nix mit Bandpass. Wieso? Wenn ich dann die Frequenz erhöhe, entsteht Bandpassverhalten. Ich habe es ausgemessen und validieren lassen. >> Nur bei AC machen sich die durch die Bauform entstehenden parasitären >> Effekte bemerkbar. > Sehr schoen. Lassen sich diese Effekte auch irgendwie mathematisch > ausdruecken, oder gar in einem Ersatzschaltbild, womoeglich auch noch > mit Bauteilwerten? > Oder zumindest grob qualitativ; also wie teilt das Dingens bei DC, wie > bei 10kHz? Ich habe mein Übertragungsverhalten des Betrags mit einem Polynom 4. Grades angenähert. Ein Ersatzschaltbild gibt es nicht...daher möchte ich mit dem Polyom weiterarbeiten. Habe mal das Amplitudenverhalten über der Frequenz im Anhang.
Johannes B. schrieb: >Bandpassverhalten.PNG >11 KB Mach mal nen VHS Kurs zum Thema Microsoft Excel und die sinnvolle Beschriftung von Diagrammen. Vor allem, wenn die Y-Ache GAR KEINE Beschriftung hat. >>> DC wird bei dem Produkt normal heruntergeteilt. >> Aha. Also wahrscheinlich eher nix mit Bandpass. > Wieso? Wenn ich dann die Frequenz erhöhe, entsteht Bandpassverhalten. > Ich habe es ausgemessen und validieren lassen. Jaja, du großer Validator. Nur weil da ein kleiner Buckel entsteht, ist das noch lange kein Bandpaß. > Ich habe mein Übertragungsverhalten des Betrags mit einem Polynom 4. > Grades angenähert. Ein Ersatzschaltbild gibt es nicht...daher möchte ich > mit dem Polyom weiterarbeiten. Habe mal das Amplitudenverhalten über der > Frequenz im Anhang. Du bist mir ein schöner Akademiker. Einen Spannungsteiler bis 10kHz gerade zu bekommen ist in den meisten Fällen eher einfach. Aber mit deinem akademische Getue wird da ein Forschungsprojekt ala ITER draus. Was ist das denn für ein Spannungsteiler? HV-Spannungsteiler? Der Standardansatz ist die Frequenzgangkompensation mittels passender Kondensatoren, parallel zu den Widerständen. https://www.elektroniktutor.de/analogtechnik/c_teiler.html Das kann man ggf. auch nach einem "verbogenen" Spannungsteiler mittels entsprechendem Netzwerk machen, aber das wird eher aufwändig. Denn die "Beulen" muss man mit entsprechenden "Antibeulen" gerade biegen.
> Du bist mir ein schöner Akademiker. > > Einen Spannungsteiler bis 10kHz gerade zu bekommen ist in den meisten > Fällen eher einfach. Aber mit deinem akademische Getue wird da ein > Forschungsprojekt ala ITER draus. > Was ist das denn für ein Spannungsteiler? HV-Spannungsteiler? Ja, HV-Spannungsteiler. Einfach ist das in diesem Fall nicht, sonst würde es ja seit Jahren funktionieren. > Der Standardansatz ist die Frequenzgangkompensation mittels passender > Kondensatoren, parallel zu den Widerständen. > > https://www.elektroniktutor.de/analogtechnik/c_teiler.html Ist hier nicht gewünscht. Es soll am Spannungsteilerausgang ein passives Netzwerk angehangen werden. Das muss ich z.B. auch entkoppeln, um keine ungewünschte Rückkopplung zu erhalten, dann wirds nämlich noch komplizierter.
Moin, Aha, die naechsten 2 Salamischeiben... Johannes B. schrieb: > Es soll am Spannungsteilerausgang ein passives > Netzwerk angehangen werden. Das muss ich z.B. auch entkoppeln, Johannes B. schrieb: > Ja, HV-Spannungsteiler. OK, den Einlauf bezueglich deines Diagramms hast du ja bekommen, lass den mal wirken, denn er ist berechtigt. Ansonsten: Bei Uebertragungsfkt ist's oft zweckmaessig, die doppelt logarithmisch aufzumalen. Also "nauf" in dB, nueber die Frequenz auch logarithmisch. Dabei die untere Frequenzgrenze geeignet waehlen. Da irgendwie ein Polynom durchzulegen, ist gut im MS-Office-Kurs, aber in E-Technik offenbart es Hilflosigkeit. So von der Kurvenform her, ohne zu wissen, dass das HV im Spiel ist, haett' ich einfach mal gesagt: Bau vor den ganzen Apparat in Serie einen LCR-Parallelschwingkreis. L*C kriegst du aus der Frequenz beim Maximum der Resonanz, R kriegst du aus der Hoehe der Resonanz in Tateinheit mit den Widerstaenden des Spannungsteilers und L/C musste dir entsprechend der Breite der Resonanz rechnen/probieren. Vielleicht klappt das auch am Ausgang des Spannungsteilers; jetzt kanns nur sein, dass die Bauteilwerte nicht praktikabel sind; oder das Phasenverhalten nicht genehm. Sollte es so sein, dann wuerde ich abseits der Hochschule eher zur Digitalen Signalverarbeitung greifen und das dann nicht mit echten LCRs bauen, sondern mit ner CPU. Aber erstmal gucken, was als naechstes noch kommt... ;-) Gruss WK
Johannes B. schrieb: > ich betrachte einen Spannungsteiler als Black-Box. Nachdem ich das > Systemverhalten über der Frequenz ausgemessen habe, ist ein > Bandpassverhalten sichtbar. Wenn du eben DAS, was du untersuchen willst, als 'Blackbox' betrachtest, dann wirst du nicht in deiner Analyse weiterkommen. Du hast in deinem zweiten Satz bereits etwas gesagt, was darauf hinweist, daß deine Blackbox eben kein Spannungsteiler ist, sondern etwas anderes. Sonst wäre da keine Bandpaß-Charakteristik zu sehen, sondern nur ein Tiefpaß, allenfalls mit Resonanzstellen oder entsprechenden Dips irgendwo im höheren MHz Bereich, die von parasitären Reaktanzen der Widerstände im Spannungsteiler herrühren. Wenn es also ein Spannungsteiler wäre, dann könnte man durch Parallelschalten von Kapazitäten zu den Widerständen eine breitbandige Linearisierung erreichen, die auch verzögerungsfrei (also ohne Phasenverschiebung) arbeitet - aber zu dem Preis, daß mit steigender Frequenz das ganze Gebilde immer niederohmiger wird. Die Tastteiler an deinem Oszi machen das vor: Eingang 10 MOhm || 7pF und das schön breitbandig. W.S.
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