Phase auswerten

Hallo zusammen,

ich habe gerade zwei Sinussignale, 40 kHz, in denen die Information in einer minimalen Phasenverschiebungvon ca 0 bis 300 ns liegt. Wenn ich die auf 10 ns genau bekomme reicht das. Die eine Mögichkeit läge nun darin, mit zwei flotten Komparatoren aus den Sinussignalen rechtecke zu machen und dan mit einem RS-Flipflop die Phase in ein Torsignal eines 100 MHz-Zählers zu geben. Geht, ist aber ziemlich aufwändig. Alternativ kann ich die Signale mit 1 MSps aufzeichnen und mathematisch auswerten. Mir fällt dabei die alt bewährte DFT ein, immerhin interessiert mich ja nur ein Band. Schön ist aber was anderes... Gibts was einfacherses, um die kleine Phase elegant zu bestimmen?

Dank im Voraus

Marte

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Marte Schwarz
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Also, theoretisch sind das die beiden entscheidenden Wege das Problem zu lösen. Mit einer FFT wirst Du die genauesten Ergebnisse erzielen. Der Softwareaufwand ist aber nicht zu unterschätzen. Am einfachsten ist der elektronische Weg. Eine Entscheidungshilfe könnte sein darüber nachzudenken in welcher Form Du das Ergebnis hinterher gerne haben möchtest.

mfG Leo

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Leo Baumann

Es wird wohl die einfachste Lösung sein. Allerdings nur mit 10ns Auflösung, Genauigkeit wird schlechter sein.

Direkt Korrelation berechnen?

Waldemar

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My jsme Borgové. Sklopte ¨títy a vzdejte se. Odpor je marný.
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Waldemar Krzok

Was mir noch einfällt wären zwei Nulldurchgangsdetektoren für die beiden Sinüsse.

mfG Leo

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Leo Baumann

"Leo Baumann" :

Dran denken: 1MSPS löst nur mit 1us auf. Da musst Du dann noch Grips reinstecken um die Auflösung um das Hundertfache weiter zu erhöhen. Machbar ist da vielleicht Faktor 25. 10ns entspricht dagegen 100MSPS. Die Lösung per Korrelation ist dann aber bei weitem die genaueste, besonders wenn Deine Sinuse nicht sauber sind.

M.

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Matthias Weingart

Ganz spontan würde ich mich für Nulldurchgangsdetektoren entscheiden, die funktionieren ganz gut und sind wenig von der Amplitude der Eingangssignale abhängig. Ich denke das ist das einfachste ...

mfG Leo

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Leo Baumann

Horst-D.Winzler wrote> Wenn es "nur" darauf ankommt, die Phasendifferenz nicht größer als 10_ns

Wenn ich das jetzt auf Anhieb richtig blicke, hat er dann die Phaseninformation in der Lage Ausgangssignal des Muliplizierers, damit ist er keinen Schritt weiter, oder?

mfG Leo

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Leo Baumann

Hallo Leo,

Was willst Du mir damit sagen?

Marte

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Marte Schwarz

Am 09.12.2011 12:47, schrieb Marte Schwarz:

Wenn es "nur" darauf ankommt, die Phasendifferenz nicht größer als 10_ns werden zu lassen, würd ichs mit einer analogen Schaltung machen, zB einem Multiplizierer.

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mfg hdw
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Horst-D.Winzler

Am 09.12.2011 13:46, schrieb Leo Baumann:

Warum nicht? Es kommt darauf an, wie genau er den Phasendifferenzwert haben muß.

--
mfg hdw
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Horst-D.Winzler

Es gibt ja auch noch den Goertzel...

Gruß Henning

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Henning Paul

Einfach den Phasenkomparator eines der unzähligen PLL-ICs verwenden, die sich auf dem Markt rumtreiben? Man mußte natürlich einen wählen, bei dem das Signal vor dem Tiefpaß herausgeführt ist, sprich: einen, das den Anschluß eines externen Tiefpasses vorsieht.

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Heiko Nocon

Marte Schwarz :

Naja soweit tehoretisch wie hoch ist denn der Jitter des ADC?

Multiplikation mit Sinux und Cosinus usw.... ;-)

M.

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Matthias Weingart

Das hier:

formatting link

Im Dopplerbereich nennen wir das schlicht "Zero Crosser". Die in dem Link gezeigten ICs sind allerdings was langsam. Es gibt Comparators die ueber Deine Anforderung von 10nsec nur laecheln, machen die mit links.

Wenn die Amplituden 100% gleich sind oder man Begrenzerverstaerker dahinter haengt (so wie bei FM) dann geht das ganze auch auf die billige, z.B. mit LVDS Line Receivers.

FFT, Goertzel und so geht alles auch, aber Du musst mindestens einen

16-bit Wandler spendieren und es dauert auch laenger. Wenn Du einen Zaehler dran hast sagt Dir der Zero-Crosser unmittelbar nach dem Nulldurchgang ob eine Phasenverschiebung da war oder nicht, und wieviel die betrug. 100-200MHz Zaehler sind heutzutage nicht mehr so die Welt.
--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/
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Joerg

Hi Horst,

Nee, ich wüsste gern nach einigen wenigen 100 µs wie groß die Phasenabweichung ist. 10 ns Auflösung und einigermaßen reproduzierbar reichen dabei gut. Absolute Genauigkeiten brauch ich nicht so sehr. Ich will nur sehen, wenn sich was verändert.

Marte

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Marte Schwarz

Hi Henning,

Das war doch der, wo in der DFT nur ein Band berechnet wird, oder?

Marte

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Marte Schwarz

Hallo Jörg,

Da es in meinem Fall noch nicht einmal einzelne 10 ns Impulse sind, sondern langsame 40 kHz Sinussignale mit dazu fast gleichen Amplituden, dürfte die absolute Geschwindigkeit der Komparatoren sogar fast egal sein, solange der Gleichlauf stabil bleibt.

So in etwa dachte ich mir das auch. Ich bin gerade echt am Überlegen ob ich das mit dem Aufintegrieren mal ausprobieren sollte. Im Prinzip kann ich ja in der negativen Phase dein Integrations-C löschen, dann über die Impulszeit des Phasendiskriminierers Aufintegrieren und danach liegt mir ein Spannungssignal lang genug an, um es gemütlich mit dem AD auszulesen. Der OP zum Aufintegrieren müsste eben schon recht flott sein, aber sonst... Da muss ich nochmal drüber schlafen.

Marte

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Marte Schwarz

Dann brauchst Du den Zero-Crosser :-)

Wenn von den zwei Signalen nur das zweite entweder nachlaeuft oder nicht dann kannst Du Dir auch das Zaehlergeraffel sparen. Etwa so:

Widerstand oder Stromquelle laedt Kondensator auf. Wird aber per FET auf Null gehalten bis Signal 1 durch den Null geht. Dann laesst der FET los, die Spannung am Kondensator steigt. Oben sitzt noch ein Transistor, und der wird abgeschaltet wenn Signal 2 durch Null geht. Damit laedt C nicht mehr weiter. Nun die Spannung am C ablesen, feddich, da hast Du Deinen Zeitversatz. Nach dem Lesen den FET und den oberen Transistor wieder einschalten und bis zum naechsten Nullduchgang warten.

Sample&Hold kann man auch als IC kaufen. Das waere aber unsportlich und dekadent.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/
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Joerg

Einen Dual-Comparator nehmen, da sind sie auf dem gleichen Die.

Habe es gerade in einem anderen Post im Thread beschrieben: Nur waehrend der Differenzzeit aufintegrieren. Danach hast Du rund 12usec Zeit die Spannung am Kondensator zu abzulesen oder zu digitalisieren. Das schafft selbst ein schnarchlangsamer ADC. Aber bei in uC integrierten ADC aufpassen, da muss das erstmal gepuffert werden sonst macht Dir das SAR-Geroedel da drin den Messwert kaputt.

Mit LVDS Bausteinen ist das rasche Schalten von FETs und dergleichen heutzutage nicht mehr so der Akt. Als FET empfiehlt sich der 2N7002. Per Bootstrap kann man den auch oben (zum Laden) einsetzen, dann aber erst beim Nulldurchgang einschalten, denn das Tastverhaeltnis muss sehr kurz werden. Am besten geht das mit einem Balun-Uebertrager wie sie in Fernsehern und so vorkommen, sind billig.

[...]
--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/
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Joerg

Bei solchen Schaltungen habe ich immer das Problem, dass mir die Miller-Kapazität beim Abschalten des FETs Ladung aus der Schaltung am Drain rauszieht. Da wünsche ich mir manchmal noch kleinere FETs als BSS138 oder 2N7002. Das scheints aber nicht zu geben.

Da sind dann halt kleinere FETs drin und die Störungen durch die Ansteuerung deutlich besser, als alles, was man mit normal erhältlichen diskreten Bauteilen machen kann.

--
Michael
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Michael S

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