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Thema: PWM verstärker bauen?

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    PWM verstärker bauen?

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    ich habe ein schönes PWM signal, dass geht artig von 0V nach +5V , dass schicke ich dann über einen tiefpass und werte es mit einem 2ten controller aus, heraus kommt eine akzeptable impuls-kurve .... jetzt möchte ich dass signal allerding

    einmal unipolar 0-50V

    und einmal bipolar +/- 25V

    verstärken

    .... wenn ich das experiment verkleinere und bei 5V bleibe, ist es dabei mit EINEM transistor nicht getan, dann schwebt die kurve irgendwo zwischen 5V und 2.5V statt 0V, aber die form stimmt noch einigermaßen (der tiefpass ist dabei auf der verstärkten seite angebracht und nicht vor dem transistor)

    deshalb meine frage an euch, wie müsste ich den verstärker umsetzen, damit ich einen klaren pegel zwischen 0V und 5V erreiche (später dann halt 50V)

    bedingung dabei ist, dass ich NUR den EINEN PWM-pin benutzen kann, also keine softwarelösung möglich ist, bei der ich pro interrupt auchnoch register schreibe um pins auf high oder low zu schalten

    ich hatte schon an sowas wie ne brückenschaltung für motoren gedacht, nur scheint es mir, um querströme zwischen den transistorbasen zu vermeiden, dass ich die beiden transistoren über zueinander invertiert laufende pins ansteuern müsste, und das schaff ich von der rechenleistung dann nicht ... pulldowns gehen ebenfalls nicht, da ich ja einen "sauberen" PWM nachschalte, der von dem innenwiederstand der signalquelle (die controllerpins haben einen gewissen widerstand wenn sie gegen 0V und 5V schalten) unabhängig sein soll ....

  2. #2
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    Ein Verstärker für ein PWM Signal macht nicht viel Sinn. Entweder man macht über einen Tiefpasß aus dem PWM Signal eine analoge Spannung und verstärkt die dann, oder man Behandelt das PWM Signal als digitales Signal, das dann nur auf andere Pegel gebraucht wird. Bein PWM Signal geht es dann darum digitale Ausgangsstufen für genügend Strom/Spannung zu kriegen.

    Oft gibt 2 gekoppelte PMWausgänge, wovon einer invertiert ist. Zumindest bei den AVR Typen ist da auch gleich für etwas verzögerung gesorgt um Querströme zu vermeiden. Da das alles in Hardware geht, braicht man dazu keine Rechenzeit. Man kann die Verzögerung aber auch durch externe Hardware (z.B. RC Gleid + Diode) erzeugen. Wie man den oder die Treiber dann realisiert hängt aber von den Gewünschten Spannugen und Strömen ab.

  3. #3
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    über ströme kann ich nix aussagen, wie sieht denn bitte ein analoger verstärker aus, macht der dann auch die 10kHz impulsfolge mit die ich erzeuge ? und verzerrt der meine impulse dann auch nicht ?

    das reine PWM signal auf einen anderen pegel zu bringen ist ja quasi mein ziel, nur will ich mich dabei nicht von widerständen abhängig machen die an den ausgängen der pegelwandler (zu schutzzwecken vermute ich mal) anliegen

    also könnte ich jetzt quasi meine frage umformulieren:

    wie sieht so ein pegelwandler aus ? in transistorschaltung!

    oder andere frage:

    kann ich einfach nen optokoppler benutzen um aus meinen 5V, 50V zu machen ? wie sicher kann ich dabei sein, dass ich keine offenen zustände bekomme, sondern immer Vmax oder GND und das ohne erheblichen innenwiderstand

  4. #4
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    Ein analoger Verstärker könnte auch die 10 kHz Recheckimpulse noch verstärken. Nichts anderes ist ja zum Beispiel am Eingang einen Oszilloskops auch drin. Allerdings braucht man da recht viel Bandbreite und bei 50 V Spannungshub wird das ganze nicht mehr ganz einefach.

    Einfacher ist die Pegelwandlung für ein Digitalsignal. Dabei kommt es dann auch kaum auf den Ausgangswiderstand vom Controller an. Eine Einfache möglichkeit wäre zum Beispiel eine sogenannte Totempole Stufe wie man die z.B. in den alten SN7400 findet, nur mit mehr Versorgungsspannung und eventuell einen Widerstand als Kruzschlußschutz, denn diskret aufgebaut kriegt man die Schaltzeiten schwer so sauber hin wie auf dem Chip. Nur als beispiel:
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken totepole.png  

  5. #5
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    okay ... die schaltung sieht interessant aus, ne kurzerklärung warum wann welcher transistor durchschaltet eventuell ? die stromführung will mir nciht richtig einleuchten, meine analogkenntnisse sind noch stark begrenzt ^^ ... trotzdem nochmal die frage, da ich sowieso einen optokoppler einsetzen werde, kann ich auch einfach den optokoppler einsetzen, oder hängt der pegel am ausgang dann wieder in der luft, wenn ich den optokoppler "öffne" oder hat der auch wieder einen undefinierten internen widerstand ?

  6. #6
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    Man kann ein Digitalsignal wie das PWM Signal auch gut mit einem Optokoppler übertragen. Allerdings wirkt ein normaler Optokoppler immer nur wie ein Transsistor, kann also nur Strom in eine Richtung leiten, nicht umschalten.

    Kruz zur Schaltung: Die Transistoren arbeiren hier praktisch digital, also entweder leitend oder sperrend. Übergangszustände sollten nur kurzzeitig auftreten, denn da kann eine Querstrom auftreten. Je nach Größe der Widerstände/Spannungen/Transistoren verträgt die Schaltung mittlere Spannungen am Eingang nicht auf Dauer.

    Bei L Signal ( < 0,5 V) am Eingang sperrt der erste und der untere Transistor. Der obere Transistor kriegt über R1 Basisstrom und leitet. Der Ausgang ist damit auf fast V+.

    Bei H Signal ( > ca. 1,5 V) am Eingang, leitet der mittlere transistor. Der Strom von R1 fließt zu einem großen Teil die Basis des unteren Transistors. Damit leitet der untere Transistor. Der obere Transistor hat an der Basis nur noch rund 0,8 V (ca. 0,6 V von UBE, + 0,2 V UCE des mittleren Transistors.). Damit kann der obere Transistor den Ausgang nur auf rund 0,2 V anheben und der strom durch R3 bleibt recht klein.

    Bei höheren Spannungen sollte man R1 besser durch eine Stromquelle ersetzen und zu R3 noch eine Diode in Reihe schalten. Das Reduziert den Stromverbrauch etwas.

  7. #7
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    mh danke, also doch ungefähr so wie ich es mir vorgestellt hatte, aber bei analogen schaltungen hab ich mich schonmal auf den hosenboden gesetzt .... meine steckplatine hat seitdem 3 dunkle stellen

    wenn ich deinen schaltplan richtig verstanden haben sollte, müsste es doch möglich sein, die beiden schaltenden transistoren durch optokoppler ersetzbar sein, ich müsste quasi nur die beiden verbindungen die von den basen der transistoren mit ihrem kollektor/emitter verbunden sind an die spannungsquelle des signalgeber angeschlossen werden ... oder ?

  8. #8
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    Optokoppler geben nirmalerweise ziehmlich wenig strom am Ausgang. Typisch nur 1-20mA, das reicht gerade mal für eine kleines Relais. Man kann 2 Optokoppler nehmen um abwechsselnd gegen V+ oder GND zu schalten. Allerdings ist das eher was für kleine Leistung (z.B. RS232 Signal). Bei hohen Spannungen werden teilweise auch Optokoppler benutzt um damit dann die eigentlchen Listungschalter zu teiben.
    Sonst nimmt man eher einen Optokoppler und dahinter eine schaltung vie gezeigt. Auch nur den mittleren Transistor durch den Optokoppler zu ersetzen ist keine so gute Idee, denn Optokoppler sind oft relativ kangsam.

  9. #9
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    jetzt mal ausgegraben und neu überlegt, könnte ich nicht einen max485 missbrauchen um deine oben genannte schaltung zu realisieren ?

    der müsste doch THEORETISCH immer an ausgang A und B ein gegenläufiges signal ausgeben (GND bzw. V+)?! und für den eingang benutze ich den PWM pin an DI und den driver setz ich auf permanet enabled

    fraglich ob der die frequenz mitmacht aber das kann cih ja mal an einem oszi ausprobieren

  10. #10
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    Der max485 und ähnliche Ics werden da kaum weiterhelfen, denn die können keine hohe Spannung ab. Man braucht also weiter extern einen Spannungsverstärkung. Überhaupt sind nur relativ wenige Ics für mehr als 40 V geeignet, und davon die wenigsten Logic Ics.

    Wenn man Optokoppler zur Trennung haben will, dann sollte man nur das digitale Signal übertragen (1 Optokoppler) und da einen schnellen, wie den 6N137 nehmen. Danach hat man praktisch das selbe signal (0V/5 V), aber halt isoliert. Die Verstärkung kommt dann dahinter.

    Edit:
    Wenn man unbedingt ein IC als VErstärker will, wie wär es mit einem L6205 Motortreiber, das geht bis ca. 50 V und hat viel Ausgangsstrom.

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