Peter Weiss
2004-12-29 08:31:17 UTC
Hallo!
Ich möchte die Phasenverschiebung zwischen zwei Signalen analog
messen.
Signal 1 (Sinusschwingung, Referenzsignal) ist einigermaßen konstant
etwa 80 KHz (mehr oder weniger im Rahmen der Temperaturdrift und
sonstiger Drifteffekte).
Signal 2 (Meßsignal, auch sinusförmig) verschiebt sich in der Phase
gegenüber Signal 1 um 0 bis zu 90° variabel nach hinten. Eine
Verschiebung kann dabei innerhalb von ca. 50 bis 100 ms erfolgen,
verteilt sich also über viele Perioden des Referenzsignals, und ist im
Winkel variabel.
Ich habe mir das jetzt so vorgestellt: Ich nehme zwei
Nulldurchgangsschalter (z. B. Komparator), die mir aus den
Sinussignalen (das Meßsignal variiert leider in der Amplitude) bei
ansteigender Flanke einen kurzen TTL-Impuls erzeugen (Differenzierer).
Mit dem ersten Impuls setze ich ein Flipflop, mit dem zweiten lösche
ich das Flipflop wieder. Der Q-Ausgang des Flipflops lädt über eine
Konstantstromquelle einen Kondensator, der /Q-Ausgang entlädt den
Kondensator wieder schnell.
Dann kriege ich am Kondensator einen der Zeit proportionalen
Spannungsverlauf und habe bei Verwendung eines nachgeschalteten
Spitzenwertgleichrichters mein gewünschtes Meßsignal, z. B.
Phasenverschiebung 0 bis -90° ergibt 0 bis 1 V am Ausgang.
Der Spitzenwertgleichrichter ist nur so eine Idee, vielleicht tut es
auch ein einfacher RC-Tiefpaß.
Was mir nicht ganz gefällt: mit diesem Prinzip messe ich die Zeit, und
die ist leider abhängig von der Frequenz. Besser wäre es, ich würde
die Phasenverschiebung unabhängig von der Zeit messen, so wie mit
einer Ellipse auf einem Oszi. Dann wäre das Ganze auch unabhängig von
der Temperaturdrift.
Irgendeine geniale Idee, wie man das frequenzunabhängig hinbekommt?
Noch besser wäre es, wenn bei einer Phasenverschiebung in die andere
Richtung das Ausgangssignal die Polarität wechselt oder um einen
Mittelpunkt herum schwankt (z. B. Phasenverschiebung 0 bis -90° ergibt
0 bis 1 V, Verschiebung um 0 bis +90° ergibt 0 bis -1 V, oder das
ganze um 1 V nach oben verschoben, sodaß ich 1 V (0°) bis 2 V (-90°)
bzw. 1 V (0°) bis 0 V (+90°) erhalte). Das brauche ich zwar momentan
noch nicht, aber es könnte sein, daß ich das auch mal benötige. Mit
der Zuordnung Phasenwinkel zu Ausgangsspannung bin ich variabel, d.
h., da kann ich bei Bedarf auch mit OP-Amps passende Verschiebung und
Skalierung erreichen.
Mit einem Tiefpaß am Ausgang erreiche ich außerdem, daß die Schaltung
unempfindlich gegen Jitter und Störimpulse wird.
Das alles ist für einen physikalischen Meßaufbau, die Ausgangsspannung
wird dann registriert. Ich will die Schaltung möglichst simpel halten,
damit keine unnötigen Ungenauigkeiten und Driften vorhanden sind.
CU Peter
Ich möchte die Phasenverschiebung zwischen zwei Signalen analog
messen.
Signal 1 (Sinusschwingung, Referenzsignal) ist einigermaßen konstant
etwa 80 KHz (mehr oder weniger im Rahmen der Temperaturdrift und
sonstiger Drifteffekte).
Signal 2 (Meßsignal, auch sinusförmig) verschiebt sich in der Phase
gegenüber Signal 1 um 0 bis zu 90° variabel nach hinten. Eine
Verschiebung kann dabei innerhalb von ca. 50 bis 100 ms erfolgen,
verteilt sich also über viele Perioden des Referenzsignals, und ist im
Winkel variabel.
Ich habe mir das jetzt so vorgestellt: Ich nehme zwei
Nulldurchgangsschalter (z. B. Komparator), die mir aus den
Sinussignalen (das Meßsignal variiert leider in der Amplitude) bei
ansteigender Flanke einen kurzen TTL-Impuls erzeugen (Differenzierer).
Mit dem ersten Impuls setze ich ein Flipflop, mit dem zweiten lösche
ich das Flipflop wieder. Der Q-Ausgang des Flipflops lädt über eine
Konstantstromquelle einen Kondensator, der /Q-Ausgang entlädt den
Kondensator wieder schnell.
Dann kriege ich am Kondensator einen der Zeit proportionalen
Spannungsverlauf und habe bei Verwendung eines nachgeschalteten
Spitzenwertgleichrichters mein gewünschtes Meßsignal, z. B.
Phasenverschiebung 0 bis -90° ergibt 0 bis 1 V am Ausgang.
Der Spitzenwertgleichrichter ist nur so eine Idee, vielleicht tut es
auch ein einfacher RC-Tiefpaß.
Was mir nicht ganz gefällt: mit diesem Prinzip messe ich die Zeit, und
die ist leider abhängig von der Frequenz. Besser wäre es, ich würde
die Phasenverschiebung unabhängig von der Zeit messen, so wie mit
einer Ellipse auf einem Oszi. Dann wäre das Ganze auch unabhängig von
der Temperaturdrift.
Irgendeine geniale Idee, wie man das frequenzunabhängig hinbekommt?
Noch besser wäre es, wenn bei einer Phasenverschiebung in die andere
Richtung das Ausgangssignal die Polarität wechselt oder um einen
Mittelpunkt herum schwankt (z. B. Phasenverschiebung 0 bis -90° ergibt
0 bis 1 V, Verschiebung um 0 bis +90° ergibt 0 bis -1 V, oder das
ganze um 1 V nach oben verschoben, sodaß ich 1 V (0°) bis 2 V (-90°)
bzw. 1 V (0°) bis 0 V (+90°) erhalte). Das brauche ich zwar momentan
noch nicht, aber es könnte sein, daß ich das auch mal benötige. Mit
der Zuordnung Phasenwinkel zu Ausgangsspannung bin ich variabel, d.
h., da kann ich bei Bedarf auch mit OP-Amps passende Verschiebung und
Skalierung erreichen.
Mit einem Tiefpaß am Ausgang erreiche ich außerdem, daß die Schaltung
unempfindlich gegen Jitter und Störimpulse wird.
Das alles ist für einen physikalischen Meßaufbau, die Ausgangsspannung
wird dann registriert. Ich will die Schaltung möglichst simpel halten,
damit keine unnötigen Ungenauigkeiten und Driften vorhanden sind.
CU Peter