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Thema: Kondensator Kapazität?

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker Avatar von avrrobot
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    Kondensator Kapazität?

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    Hallo,

    Ich will ein relativ hochohmiges Signal eines Verstärkers mit einem Kondensator ein wenig
    glätten. Ich werde so ungefähr eine Frequenz von 40 Hz bei 5V (annähernd Rechteck) haben
    und will am Ende möglichst nur noch leichte Schwankungen haben.
    Wie kann ich die Kapazität des Kondensators berechnen, den ich einsetzen muss?

    MfG avrrobot

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist Avatar von Thegon
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    ... und will am Ende möglichst nur noch leichte Schwankungen haben.
    Das heißt du willst das Signal komplett glätten, dass sozusagen Gleichspannung rauskommt? Das würde doch ein Tiefpass erledigen, dessen Grenzfrequenz weit unter diesen 40Hz liegt. Ändert sich denn das Tastverhältnis? Sonst kommt ja immer 2,5V raus, wenn 50%
    Wenn nur ein Kondensator angeschlossen werden soll, dann hängt das ja davon ab, wie hochomig "relativ hochohmig ist".
    Oder verstehe ich dich falsch?

    Mfg Thegon

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker Avatar von avrrobot
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    Es muss nicht komplett geglättet werden.
    Im Prinzip wird sich die Amplitude des Signals ändern, und das will ich dann messen können.
    Wie hochohmig das Signal genau ist weiß ich nicht, ich denke mal man könnte zur Not noch ne LED (also 20 mA)
    dranhängen, aber ich will die Signalquelle nicht belasten, deshalb könnte ich ja auch noch einen Widerstand
    dazuschalten.

  4. #4
    Moderator Roboter Genie
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    Hallo avrrobot,

    um die Amplitude (also den Spannungshub den das Rechtecksignal macht) zu messen ist ein Tiefpass die falsche Methode. Der reagiert nur, wie Thegon schon geschrieben hat, auf eine Änderung im Tastverhältnis.
    Ich würde da eher in Richtung "Spitzenwertgleichrichter" suchen. Ein Prinzipschaltbild findest du hier (ganz unten, Kapitel 4.3): http://www.loetstelle.net/grundlagen...er/opamp_5.php

    Gruß
    Basti

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker Avatar von avrrobot
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    Danke, die Schaltung sieht sehr einfach und sinnvoll aus.
    Ist das die maximale Amplitude, die auf den gesamten Zeitraum gemessen wird, oder ist das immer die aktuelle Amplitude?
    Außerdem: Das Signal darf nicht weiter verstärkt werden, ich weiß nicht genau, ob das hier der Fall ist !?

    MfG avrrobot

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist Avatar von Thegon
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    Nein, verstärkt wird hier nicht, weil beide OPV´s sind als einfache Eingangsfolger beschaltet. Der OPV versucht ja immer, (wenn er rückgekoppelt ist), dass an den beiden Eingängen die Spannung gleich ist. Der Ausgang der Schaltung ist wie du siehst, direkt mit einem (dem Invertiereden) eingang verbunden, somit sorgt der OPV schön dafür, dass am Ausgang immer die gleiche Spannung ist wie am Eingang. Die Diode bewirkt aber nun, dass der Kondensator, wenn er einmal aufgeladen wurde (also wenn eine Spitze vorbeigekommen ist) nicht wieder vom OPV entladen werden kann, folglich behählt der Kondensator die höchste Spannung, die am Eingang angelegt wurde
    Im Prinzip könnte man die OPV´s auch ganz weglassen, nur dann hat man das Problem, dass die Signalquelle belastet wird (die müsste dann ja den Kondensator aufladen), und das ist ja bei hochohmigen Signalen nicht so toll.

    Die Angezeigte Amplitude ist die höchste, die im gesamten Messzeitraum gemessen wurde, wenn eine neue messung eingeleitet werden soll, dann muss man nur den Kondensator entladen, dann beginnt die nächste Messung.
    Nur allzulange sollte man sich auch nicht zeit lassen, denn je nach Kapazität und Typ fressen die Leckströme die Ladung mit der Zeit auf und die Messung stimmt nicht mehr

    Mfg Thegon

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker Avatar von avrrobot
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    Ich weiß ja nicht, ich messe ungefähr 4000 mal in der Sekunde, das kommt mir dann doch nicht so ganz optimal vor.

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist Avatar von Thegon
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    Du willst 4000 mal in der Sekunde den Spitzenwert eines 40Hz - Signales messen?
    Wozu denn dass? Der kann sich ja allerhöchstens 40 mal in der Sekunde ändern, dann misst du ja 100 mal das gleiche.

    Oder willst du das ganze Signal abtasten? Aber wozu dann überhaupt den Spitzenwertgleichrichter?

    Mfg Thegon

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker Avatar von avrrobot
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    Stimmt, irgendwie hast du da Recht. Ich messe im Moment immer 4000 mal in der Sekunde,
    aber das brauche ich dann ja nicht mehr unbedingt.
    Na ja, jeder kann sich mal vertun.
    Ich werde das ganze dann in nächster Zeit mal mit verschiedenen Aufbauten testen (hab grad nicht so viel Zeit),
    darf ich annehmen, dass ich den Kondensator einfach mit einem Transistor entladen kann?
    Die Kapazität des Kondensators ist (denke ich jetzt mal) eher egal, darf bloß nicht allzu hoch sein,
    der Controller macht ja sehr hochohmige Messungen.

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist Avatar von Thegon
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    Klar

    Den Kondensator kann man sicher mit einem Transistor entladen, man kann ihn zwar nicht auf 0V entladen (wegen Uce), aber das ist auch garnicht nötig, es reicht eigentlich aus, wenn man den Kondensator tiefer entläd als man erwartet, dass die nächste Spitze groß sein wird.
    Kapazität ist eigentlich egal, genau wie du sagst nicht ganz zu groß, sonst muss der OPV zu viel Energie reinstecken und das bedeutet entweder hohe Ströme oder dass es lange dauert. E
    ventuell wäre ein kleiner Ladewiederstand direkt nach der Diode, noch vor der Rückkoppelung nicht ganz blöd, denn wenn der Kondensator ganz entladen ist und jetzt liegt auf einmal Spannung an dann fließen recht große Ströme, und das könnte einen empfindlichen OPV möglicher Weise beschädigen.

    Also mal Konkret: Vorwiderstand 270 Ohm und Kondensator 100nF:
    Damit wäre die Ladezeit, bis der Kondensator bis auf 99% gleich 5 Tau = 5 * R * C = 5 * 270 Ohm * 100nF = 135µs.
    So lange müsste also eine Spitze sein, damit sie ganz erfasst wurde. Da dein Signal ja annnähernd Rechteck sein wird und eine Frequenz von 40Hz hat, dauert die Spitze also etwas weniger als 12,5ms, ist also fast 100 mal so lange als der Spitzenwertgleichrichter braucht, um sie zu speichern.
    Das könnte also gehen.

    Weil mich das Thema auch interessiert und ich für meine Laser - Datenübertragungsversuche auch einen Spitzenwertgleichrichter brauchen werde, werde ich einmal ein bisschen experimentieren und dann berichten.

    Mfg Thegon

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