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