Aus Rechteck Sinus machen aber bei schwankender Frequenz

"Makus Gr0n0tte" schrieb im Newsbeitrag news:43bf991d$0$21025$ snipped-for-privacy@newsread2.arcor-online.net...

Von analog verstimmbaren Filtern per OTA oder sonstwas lassen wir mal die Finger. Es gibt switched capacitor (SC-) Filter, so was wie MAX293, deren Grenzfrequnz von einem zusaetzlich eingespaisten Takt abhaengt (der aber so 100 mal hoeher ist als deine Nennfrequenz). Wenn du so eine Freqeunz hast (oder per PWM erzeugst), dann kann der Filter aus dem Rechteck einen Sinus filtern, je nach Genauigkeit (Klirrfaktor) den du brauchst. Wenn man aber eine PLL hat und damit einen um 100 hoeheren Takt, kann man den Sinus auch gleich per DDS digital erzeugen, das wird einen besseren Klirrfaktor ergeben und die Bauteile sind heut zu Tage leichter beschaffbar.

Bei f=50Hz und Rechteck liegt die 3. Oberwelle, die sicher im Signal enthalten ist, bei 150Hz und damit im Passband eines Filters. Ebenso die fünfte ...

Mit der Dritten geht das Spiel bis 4400Hz / 3 und damit dürfte sich zur (Un-)Tauglichkeit einer _statischen_ (festfrequenten) Filterlösung jeder weitere Kommentar erübrigen.

Da bist Du nicht alleine, es sei denn, das jenes R, C oder L variabel sind und an die Frequenz angepasst werden.

Also z.B. f/V Wandler und Stromquelle/OTA/Variables R ( für Varicap ist f zu klein )

Der uC ist eine Lösung, ein PLL-Filter eine andere, wobei man den VCO dann z.B. durch Mischung zweier höherfrequenter Oszillatoren darstellen kann, um die mehrere-Oktaven Problematik zu umgehen. Andererseits ist die Frequenz so niedrig, dass Chancen bestehen, es über R/C bzw. steuerbare Quelle plus C auch so hinzubekommen.

Eigentlich ist das _die_ Paradeanwendung für eine PLL.

Jetzt kommt noch Ollis Patentlösung (Pat. nicht angemeldet ;-)

Du erzeugst ein digitales Rechteck, welches _ungefähr_ ein Vielfaches deines analogen Rechtecksignals ist. Das ist mit wenig digitaler Logik leicht möglich (CPLD, Zähler und Teiler), oder mit einem f/V Wandler und VCO.

Dieses so erzeugte Rechteck verwendest Du als Takt für einen Schalter-Kondensator Tiefpassfilter (gibt es als Baustein von LT oder National), den Du dann mit Deinem ursprünglichen Rechtecksignal fütterst. Ist der Filter steil genug, dann findet sich am Ausgang exakt der gewünschte Sinus. Bei einem hohen Teilerverhältnis sollten auch Taktschwankungen nur geringe Auswirkungen haben.

( 1:1 Frequenz ist bei SC leider nicht, Nyquist, Abtasttheorem ... )

Gruß Oliver

Hallo Oliver -

Ich lese immer gerne deine Beiträge. Doch hier irrst du! Deine Lösung ist ein alter Hut und Stand der Technik, da mehrfach öffentlich dokumentiert, u.a. irgendwo in den App Notes von Linear Technology. Aber einen Versuch ist es bei den heutigen Patentgesetzen und Patentamtsverhalten schon wert.... ;-)

Gruß - Henry

Ein "Synchroner Oscillator" wäre eine Lösung. Auch unter dem Begriff charge-injection locked bzw. oscillator bekannt. Eventuell ist aber der notwendige Fangbereich zu groß und die Nachführung wäre zu aufwändig. Wozu das ganze? Eventuell läßt sich die Sache einfacher lösen, wenn man weitere Stufen mit einbezieht...

Gruß - Henry

"Makus Gr0n0tte" schrieb im Newsbeitrag news:43bf991d$0$21025$ snipped-for-privacy@newsread2.arcor-online.net...

Hallo Markus,

schau mal, ob Du das CMOS-Kochbuch von Don Lancaster ISBN 3-88322-002-7 irgendwo in ausleihen oder auftreiben kannst. dort auf Seite 6-36ff steht eine schlaue Möglichkeit, wie es geht. Das setzt aber voraus, dass Du ein ganzzahliges Vielfaches Deiner Frequenz hast, falls noch nicht ... man PLL.

Marte

P.S. hab grad keinen Scanner einsatzbereit

Nachschlag:

Als Literaturtip gibt Lancaster "Digital Generation of Low-Frequency Sine Waves" von A.C. Davis, IEEE-Transactions IM-18, Nr.2 Juni 1969 an

Marte

Stand doch dabei: _nicht_ angemeldet ;-)

Außerdem war MaWin 34 Minuten eher da, allerdings ohne dass ich es zunächst gesehen hatte.

Aber er hat nicht den digitalen ca. Takt erwähnt ;-)

DE/EU: Täusch' Dich da mal nicht, die prüfen recht genau. Ich stehe bei einigen echten Patenten als Erfinder drin, eines davon ging bis zum Bundespatentgericht und hat standgehalten, ganz soooo einfach ist das hierzulande nicht.

Wenn es Literatur gibt, wird die mit hoher Wahrscheinlichkeit gefunden, spätestens vom lieben Wettbewerber in der Einspruchsfrist.

USA: Full Ack, deren Patentsystem ist ein reiner Ablasshandel.

Allerdings übernimmt das EU Patentamt derartige Scherze nicht ohne weiteres, seltene Ausnahmen bestätigen die Regel.

Und sinnlose Gerichtelei scheint in den Staaten ein übliches Mittel im Wettbewerb zu sein, egal ob ein Patent die Sache abdeckt oder nicht, _behaupten_ kann man es ja erstmal immer, dass der andere es angeblich verletzt.

Der entscheidende Fehler am US Rechtssystem in dem Zusammenhang ist ein anderer: Man kann risikolos klagen, da die Gegenseite immer auf den horrenden Anwaltskosten sitzenbleibt, egal wie es ausgeht, solange kein Vertrag besteht, der das anders regelt. Und wenn ein Wettbewerber angegriffen wird, besteht i.a. kein Vertrag.

Gruß Oliver

"Oliver Bartels" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@4ax.com...

Leider bin ich nicht auf die Idee gekommen, die PLL gleich als Sinusquelle zu verwenden, haette einiges gespart, man haette nur mit dem Problem mit mehr als 1 Oktave zu kaempfen.

Das ist nicht wirklich ein Problem, es geht sogar ohne Mischen direkt, OTA-VCO ist für die Generierung sinuszittrigen Gleichstroms (tm) über 7 Oktaven machbar:

Wenn man das in ein IC integrieren sollte, geht auch das:

- DDS als VCO hernehmen

- Wenn man bei der Frequenz lustig ist: Sigma-Delta DAC, dann ist der Analogteil minimiert.

- DDS Ausgangssignal (bzw. intern vom Modulator abgeleitet oder gefiltert) zusammen mit Rechteck-Eingangssignal auf Phasenvergleicher

- Digitales Schleifenfilter und mit dem digital den Phasenakku steuern Dann ist Ruh', mit 0,00... % Klirrfaktor ;-)

Das ganze dürfte sich auch leicht mit einem FPGA erschlagen lassen, alleine, es braucht dann schon etwas Erfahrung mit der Programmierung. Passt aber sicher in Spartan 3 & Konsorten.

Gruß Oliver

Makus Gr0n0tte schrieb:

Makus,

wenn Du als Ausgangsbasis eine Dreieckschwingung hast, laesst sich auf analogem Wege daraus leicht ein Rechteck sowie ein Sinussignal generieren.

Siehe z.B. Blockschaltung bzw. auch Innenschaltung eines Funktionsgenerator IC wie ICL8038 zu finden unter

Freundliche Gruesse,

Wolfgang

Könntest du das etwas kommentieren? Ich spiele nur mit Standard-ICs und FPGA/CPLD. Dieser Text bezieht sich auf interne IC-Strukturen und ich kann dem nicht richtig folgen. Wie macht man das mit Standard-ICs?

Gruß - Henry

Kann dir voll Recht geben! Zu USA: Ist doch praktisch, wenn man einfach alles patentierbar macht. Schließlich schafft das US-Profit. Für den eigenen Vorteil hatten die Amis schon immer eine Nase.

Auchpatentinhaber - Henry

"Oliver Bartels" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@4ax.com...

Halbwegs quick, aber umso dirty waere ein Sinusformer mit Dioden und Widerstaenden (AFAIK vorgestellt im DDR-Buch "Transistor- und Schaltkreistechnik").

Gruesse Kay

Hm, in der originalen Anfrage stand leider nichts von Dioden, nur R,L,C und Opamp, den man wohl als linear annehmen soll. Mit ein paar Dioden ist's natürlich einfach:

Das Rechteckt mit einem Opamp integrieren -> Dreieckspannung deren Amplitude jedoch von der Frequenz abhängt. Dreieckspannung gleichrichten und mit dieser Spannung einen VCA ansteuern, der die Dreieckspannung dann frequenzabhängig verstärkt, so dass die Amplitude immer gleich ist. Danach kann man mit dem o.g. Sinusformer aus dem Dreieck dann einen ordentlichen Sin bekommen.

Ich habe so etwas mal als Funktionsgenerator gebaut, der jedoch über gesteuerte Stromquellen eine amplitudenkonstante Dreiecksspannung erzeugt hat, Frequenzbereich 0,001 Hz bis 10 MHz in Dekaden umschaltbar. Hinter dem Sinusformer war bei sorgfältigem Abgleich im NF-Bereich der Klirrfaktor unter 0,3%.

Norbert

Wolfgang Scheinecker

Thomas Schaerer schrieb: