Amplitude eines Schwingkreises

[Martin Laabs]

Hallo,

ich bastel ja noch an meiner Schaltung um FM via Ultraschall
auszuprobieren.
Da ich einen Rechteckoszillator habe aber ein Sinussignal
brauche habe ich mir einen Filter gebaut.
Er besteht aus einem emitter follower an dessen Emitter ein
Widerstand (1k zur Strombegrenzung) und danach einem
Paralellschwingkreis aus 147nF und 100uH sowie 500Ohm
besteht.

Also etwa so:

|/ +12V
--|
|\
_|_
| |
| |
|-| 1k
|
+---+---+
| | |
L R C
| |500|
+---+---+
|
GND

Die Eingangsamplitude beträgt ca. 11V. Wären die Bauteile im Schwingkreis
Ideal müsste ich nur einen Spannungsteiler von dem 1k und 500Ohm Widerstand
berechnen. (Also ca. 3Vss)
Leider stimmt das überhaupt nicht mit den gemessen Werten (1Vss) überein.
In der Simulation habe ich dann auch erkannt das der Serienwiderstand
der Spule extrem in die Amplitude eingeht.

Wie macht man es also in der Praxis? Die Spule ist aus einem alten
Modem ausgelötet und ich kenne die Werte nicht. Kennt man sie in
der Praxis und sind sie stabil oder misst man auch nach?

Oder hat jemand noch ne andere Idee wie man das Problem lösen kann?
(Keinen aktiven Filter bitte da ich den noch nicht berechnen kann
und die Schaltung disrekt aufbauen möchte)

Danke
Martin L.

PS: Ich habe noch nicht genau nachgerechnet. Aber kann es sein das
die Güte eines Paralellschwingkreises höher als die eines
Serienschwingkreises ist? (bzw. umgedreht wenn man die
Bauteile entsprechend anders dimensioniert)

 

[Roland Lüders]

Hallo Martin,

dem Schwingkreis wird nicht nur vom 500Ohm sondern auch vom 1K belastet. Und
weiterhin noch vom Widerstand der Spule und noch von eienm Widerstand, der
aus dem Verhältnis L und C stammt. Dieses Verhältnis ist ungüsig. C
erscheint mir zu groß und L zu klein (ich nehme 40kHz als Resonanzfrequenz
an). Ich würde eine neue Spule auf einen Ferritkern wickeln und eine
Anzapfung bei etwa 20 bis30% anlegen. Bei der Anzapfung würde ich den
Emitter anschließen und zwar über einen 100Ohm, dem ein mindestens 100nF
parallel liegt.

 

[Martin Laabs]

In article <bsv4qr$1n8k1$1@id-56731.news.uni-berlin.de>,
"Roland Lüders" <rolandlueders@web.de> writes:

Hallo Martin,

dem Schwingkreis wird nicht nur vom 500Ohm sondern auch vom 1K belastet.

Aber ich führe doch mit dem 1k Widerstand Energie zu.
Und wären der negativen Periode entspricht der Transistor
eher einem Leerlauf.

Und
weiterhin noch vom Widerstand der Spule und noch von eienm Widerstand, der
aus dem Verhältnis L und C stammt.

Ich war immer der Meinung der Widerstand eines Paralellschwingkreises in
Resonanz geht gegen undendlich. (Bzw. gegen 500Ohm in meinem Fall)

Dieses Verhältnis ist ungüsig. C
erscheint mir zu groß und L zu klein (ich nehme 40kHz als Resonanzfrequenz
an). Ich würde eine neue Spule auf einen Ferritkern wickeln und eine
Anzapfung bei etwa 20 bis30% anlegen.

Ich habe gerade nur Ferittstäbe und eine 1mH Induktivität da.
Wie berechne ich denn ein günstiges Verhältnis?

Bei der Anzapfung würde ich den
Emitter anschließen und zwar über einen 100Ohm, dem ein mindestens 100nF
parallel liegt.

Warum das? Die 100nF die paralell liegen wirken bei 40kHz fast
wie 0Ohm.

Danke
Martin L.

 

[Oliver Bartels]

On 31 Dec 2003 16:48:21 GMT, 98malaab@gmx.de (Martin Laabs) wrote:

Wie macht man es also in der Praxis? Die Spule ist aus einem alten
Modem ausgelötet und ich kenne die Werte nicht. Kennt man sie in
der Praxis und sind sie stabil oder misst man auch nach?
In der industriellen Entwicklung fragt man nach der *Güte* einer

Induktivität (Spule) bei einer bestimmten Frequenz.

Die Güte ist der Quotient aus "echtem" Blindwiderstand
und unerwünschtem realem (Serien-) Widerstand.

Diese Güte ist naturgemäß frequenzabhängig, aber nicht
nur wegem dem i omega L des Blindwiderstandes.
Ein Gutteil des Realteils kommt speziell bei höheren
Frequenzen durch Verluste im Magnetfeld und nicht
durch den Drahtwiderstand zustande. Oberhalb
bestimmter Frequenzen kann die Induktivität sogar
völlig zusammenbrechen und im Extremfall kapazitiv
werden, das wo und wie ist aber völlig vom jeweiligen
Bauteil abhängig und dem Datenblatt zu entnehmen.

Messen kann man die Werte auch, mit der LCR Brücke
bei niedrigen Frequenzen, mit dem Netzwerkanalysator
bei höheren. Die LCR Brücke zeigt die Güte direkt an,
der Netzwerkanalysator Real- und Imaginärteil im
Smithchart. Er hat aber den Nachteil, dass er bei sehr
hohen Impedanzen nicht wirklich gut messen kann,
so z.B. Serien- und Parallelresonanz eines Quarzes
im selben Diagramm.

Es gibt auch sehr noble Analysatoren, die U/I bei
gesweepten Frequenzen bis in den GHz
Bereich messen, damit auch die hohen Impedanzen
gut beherrschen, dafür aber nichts anderes können
(z.B. kein s21 wie beim Netzwerkanalysator) und auch
entsprechend richtig viel Geld kosten.
Wenn man aber von der Spulenherstellung lebt, macht
das wieder Sinn, weil man damit die eigenen Produkte
noch einen Tick besser machen kann ...

Aus der Güte berechnet man dann das Serien-R für
die Simulation, so das Modell die Zahl nicht direkt
akzeptiert.

Oder hat jemand noch ne andere Idee wie man das Problem lösen kann?
(Keinen aktiven Filter bitte da ich den noch nicht berechnen kann
und die Schaltung disrekt aufbauen möchte)
Dein R macht Dir eh' die Güte kaputt, ich täte es mal mit

Serienkreisen (C_nach_Masse - LC - C_nach_Masse) als
Bandpass probieren, denn das (den Bandpass) ist es ja, was
Du möchtest.

So, und mehr gibbet es jetzt nicht von mir in diesem Jahr
und ich wünsche allen hier ein gutes und erfolgreiches 2004!

Ciao Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10

 

[Roland Lüders]

"Martin Laabs" <98malaab@gmx.de> schrieb im Newsbeitrag
news:bsv57i$1op3b$1@uni-berlin.de...

In article <bsv4qr$1n8k1$1@id-56731.news.uni-berlin.de>,
"Roland Lüders" <rolandlueders@web.de> writes:
Hallo Martin,

dem Schwingkreis wird nicht nur vom 500Ohm sondern auch vom 1K belastet.

Aber ich führe doch mit dem 1k Widerstand Energie zu.
Und wären der negativen Periode entspricht der Transistor
eher einem Leerlauf.

das bedämpft den schwingkreis trotzdem, weil ihm eine falsche Wellenform
zugeführt wird.

Ich war immer der Meinung der Widerstand eines Paralellschwingkreises in
Resonanz geht gegen undendlich. (Bzw. gegen 500Ohm in meinem Fall)

Parallelkreise sind sehr hochohmige Kreise und werden auch hochohmig
belastet. In der Praxis fängt das bei 10kOhm an. Man kann den
Resonanzwiderstand des Kreises absolut nur bei f0 und bei verhältnismäßig
hoher Güte als Widerstand auffassen. Man bedämpft Schwingkreise in der Regel
nicht, um die Spannung zu begrenzen sondern um die Bandbreite zu vergrößern.
In deiner Anwendung ist aber keine zu große Güte zu erwarten. Bei dieser
Ohmschen Belastung arbeitet der Schwingkreis nicht und kann auch nicht
hochohmig werden.

Dieses Verhältnis ist ungüsig. C
erscheint mir zu groß und L zu klein (ich nehme 40kHz als
Resonanzfrequenz
an). Ich würde eine neue Spule auf einen Ferritkern wickeln und eine
Anzapfung bei etwa 20 bis30% anlegen.

Ich habe gerade nur Ferittstäbe und eine 1mH Induktivität da.
Wie berechne ich denn ein günstiges Verhältnis?

Ein günstiges Vehältnis würde ich bei eienem C zwischen 3nF bis 10nF
erwarten. Einfache Formeln gibt es für die recht geringe Güte nicht.

Bei der Anzapfung würde ich den
Emitter anschließen und zwar über einen 100Ohm, dem ein mindestens 100nF
parallel liegt.

Warum das? Die 100nF die paralell liegen wirken bei 40kHz fast
wie 0Ohm.

Die Ausgangsleistung würde sonst im Reihenwiderstand verloren gehen. Bei der
Anzapfung ist der Resonanzwiderstand des Kreises heruntertransformiert. Er
transformiert sich quadratisch zum Übersetungsverhältnis. Hier kann also
niederohmig belastet bzw eingespeist werden.

Danke
Martin L.

 

[Bernd Mayer]

Martin Laabs wrote:

ich bastel ja noch an meiner Schaltung um FM via Ultraschall
auszuprobieren.
Da ich einen Rechteckoszillator habe aber ein Sinussignal
brauche habe ich mir einen Filter gebaut.
Er besteht aus einem emitter follower an dessen Emitter ein
Widerstand (1k zur Strombegrenzung) und danach einem
Paralellschwingkreis aus 147nF und 100uH sowie 500Ohm
besteht.

Hallo Martin,

ein passend dimensionierter RC-Tiefpass (Impedanzen berücksichtigen) vor
dem Emitterfolger kann das Signal evtl. auch schon geeignet vorfiltern.
Manchmal gibt es in einer Schaltung schon einen geeigneten Widerstand so
dass der Mehraufwand dann lediglich aus einem C besteht.

Ein gutes neues Jahr wünscht allen DSEs


Bernd Mayer
--
MR. MCBRIDE: Yes, Your Honor. ... I want to walk the Court through
enough of our complaint to help the Court understand that IBM clearly
did contribute a lot of the Unix-related information into Linux.
We just don't know what it is.

 

[Martin Laabs]

In article <bsv7cj$1oemg$1@id-56731.news.uni-berlin.de>,
"Roland Lüders" <rolandlueders@web.de> writes:

"Martin Laabs" <98malaab@gmx.de> schrieb im Newsbeitrag
news:bsv57i$1op3b$1@uni-berlin.de...
In article <bsv4qr$1n8k1$1@id-56731.news.uni-berlin.de>,
"Roland Lüders" <rolandlueders@web.de> writes:

Parallelkreise sind sehr hochohmige Kreise und werden auch hochohmig
belastet.

Ah, ja. Jetzt wird mir klar was du meinst. Es wäre aber theoretisch
auch denkbar mit einem 10k Serienwiderstand zu arbeiten, oder?

In der Praxis fängt das bei 10kOhm an. Man kann den
Resonanzwiderstand des Kreises absolut nur bei f0 und bei verhältnismäßig
hoher Güte als Widerstand auffassen.

Warum nur bei f0? Ich kann doch sehr gut berechnen wie groß die
Amplitude/Phasenverschiebung bei f0+2 kHz wird.

Man bedämpft Schwingkreise in der Regel
nicht, um die Spannung zu begrenzen sondern um die Bandbreite zu
vergrößern.

Ja, genau das war auch mein Ziel. Das ich dadruch auch die
Amplitude veringere stört micht ja wenig. Nur die Unberechenbarkeit
hat micht geärgert. Aber warscheinlich werde ich es mit einem
LC Bandpass machen wie Oliver vorgeschlagen hat und mir dann mal
ordentliche Ringkerne besorgen.

In deiner Anwendung ist aber keine zu große Güte zu erwarten. Bei dieser
Ohmschen Belastung arbeitet der Schwingkreis nicht und kann auch nicht
hochohmig werden.

Arbeitet nicht? Ich wollte den Schwingkreis ja als eine Art
Bandpass verwenden und da tut er es ganz ordentlich. Und er
schwingt ja auch weil ich eine negative Welle habe obwohl ich nur
positiv anrege.

Ein günstiges Vehältnis würde ich bei eienem C zwischen 3nF bis 10nF
erwarten. Einfache Formeln gibt es für die recht geringe Güte nicht.

Ich war bisher der Meinung das die Güte f0/(f(3db-)-f(3db+))
ist. Wobei f(3db-) die 3dB Grenze nach unten, f(3dB+) entsprechend
nach oben ist.
Damit sollte man doch eine Formel für alle L's und C's aufstellen können.

Warum das? Die 100nF die paralell liegen wirken bei 40kHz fast
wie 0Ohm.

Die Ausgangsleistung würde sonst im Reihenwiderstand verloren gehen.
Bei der Anzapfung ist der Resonanzwiderstand des Kreises
heruntertransformiert. Er transformiert sich quadratisch zum
Übersetungsverhältnis. Hier kann also niederohmig belastet
bzw eingespeist werden.

Moment. Ich denke du meinst es so:

|/
| +---+
|\ L |
+--||---+ L _|_
| |--L ___
+-RRRR--+ L |
| |
+---+

Das macht für mich aber wenig Sinn weil der Widerstand durch
den Kondensator eh überbrückt ist.

Tschüss und ein gutes neues Jahr
Martin L.

 

[Martin Laabs]

In article <bsv5vvgvchpub814dgsu7bibrja59gv6ot@4ax.com>,
Oliver Bartels <spamtrap@bartels.de> writes:

On 31 Dec 2003 16:48:21 GMT, 98malaab@gmx.de (Martin Laabs) wrote:

Die Güte ist der Quotient aus "echtem" Blindwiderstand
und unerwünschtem realem (Serien-) Widerstand.

Ah, danke. Ich wollte schon immer mal die Definition davon
wissen.

Diese Güte ist naturgemäß frequenzabhängig, aber nicht
nur wegem dem i omega L des Blindwiderstandes.

Bei Kondesatoren gibt man es als Winkel an, bei Spulen
als Quotient. Hat das einen technischen Hintergrund?

werden, das wo und wie ist aber völlig vom jeweiligen
Bauteil abhängig und dem Datenblatt zu entnehmen.

So man die mini Diagramme überhaupt lesen kann ...

bei höheren. Die LCR Brücke zeigt die Güte direkt

Also wird neben der Frequenz auch die Amplitude
gemessen und dadruch der Serienwiderstand berechnet und
daraus wiederum die Güte bestimmt.
Wäre ja mal ein nettes Projekt mit einem kleinen Atmel
zumahl das LCR Meter vom Funkamateur die Güte nicht
bestimmen kann.

Aus der Güte berechnet man dann das Serien-R für
die Simulation, so das Modell die Zahl nicht direkt
akzeptiert.

Naja. Mir ist ja eher der andere Weg wichtiger.
(Aus Güte den Serienwiderstand und daraus
die Amplitude)

Dein R macht Dir eh' die Güte kaputt

Ich will ja auch 4kHz Bandbreite bei -1dB haben. Und da passen
die 470Ohm schon ganz gut.

ich täte es mal mit
Serienkreisen (C_nach_Masse - LC - C_nach_Masse) als
Bandpass probieren, denn das (den Bandpass) ist es ja, was
Du möchtest.

Stimmt. Aber wenn ich mir das so recht überlege sind
das 4 Werte die berechnet werden wollen und ich kenne
nur zwei, Bandbreite und Resonanzfrequenz.
Dann wäre aber noch die Eingangs- und Ausgangsimpendanzen zu
berücksichtigen. Aber die Ausgangsimpendanz ist mir ziemlich
egal weil dahinter eh noch eine Pufferstufe kommt.

Was mich aber noch bedrückt ist der Serienschwingkreis
der ja auch wieder relativ steile Flanken haben kann.

Ich werde es morgen mal versuchen zu berechnen.

So, und mehr gibbet es jetzt nicht von mir in diesem Jahr

Jetzt musste ich erst mal nachsehen ob du es noch 2003 oder
2004 geschrieben hast ... hab schon einen Schreck bekommen

Tschüss
Martin L.

 

[Martin Laabs]

In article <bsv5vvgvchpub814dgsu7bibrja59gv6ot@4ax.com>,
Oliver Bartels <spamtrap@bartels.de> writes:

On 31 Dec 2003 16:48:21 GMT, 98malaab@gmx.de (Martin Laabs) wrote:

ich täte es mal mit
Serienkreisen (C_nach_Masse - LC - C_nach_Masse) als
Bandpass probieren,

Aber ich speise ja niederohmig aus dem Emitterfolger ein.
Da kann ich den ersten C auch weglassen. (Oder
soll ich einen Widerstand in reihe schalten?)

Tschüss
Martin L.

 

[Helmut Sennewald]

"Martin Laabs" <98malaab@gmx.de> schrieb im Newsbeitrag
news:bsvqch$1smth$1@uni-berlin.de...

In article <bsv5vvgvchpub814dgsu7bibrja59gv6ot@4ax.com>,
Oliver Bartels <spamtrap@bartels.de> writes:
On 31 Dec 2003 16:48:21 GMT, 98malaab@gmx.de (Martin Laabs) wrote:

Die Güte ist der Quotient aus "echtem" Blindwiderstand
und unerwünschtem realem (Serien-) Widerstand.

Ah, danke. Ich wollte schon immer mal die Definition davon
wissen.

Diese Güte ist naturgemäß frequenzabhängig, aber nicht
nur wegem dem i omega L des Blindwiderstandes.

Bei Kondesatoren gibt man es als Winkel an, bei Spulen
als Quotient. Hat das einen technischen Hintergrund?

werden, das wo und wie ist aber völlig vom jeweiligen
Bauteil abhängig und dem Datenblatt zu entnehmen.

So man die mini Diagramme überhaupt lesen kann ...

bei höheren. Die LCR Brücke zeigt die Güte direkt

Also wird neben der Frequenz auch die Amplitude
gemessen und dadruch der Serienwiderstand berechnet und
daraus wiederum die Güte bestimmt.
Wäre ja mal ein nettes Projekt mit einem kleinen Atmel
zumahl das LCR Meter vom Funkamateur die Güte nicht
bestimmen kann.

Aus der Güte berechnet man dann das Serien-R für
die Simulation, so das Modell die Zahl nicht direkt
akzeptiert.

Naja. Mir ist ja eher der andere Weg wichtiger.
(Aus Güte den Serienwiderstand und daraus
die Amplitude)


Dein R macht Dir eh' die Güte kaputt

Ich will ja auch 4kHz Bandbreite bei -1dB haben. Und da passen
die 470Ohm schon ganz gut.

Hallo Martin,
miß doch mal die Güte deines Schwingkreises.
Lies dazu den Anghang und messe auf diese Art und Weise.
Setzt allerdings einen Oszi voraus. Wenn die um Faktoren
besser ist als der Einfluß der 500 Ohm, dann kann man die
Spule so lassen. Ansonsten höhere Induktivität probieren.

Du solltest auf keinen Fall einen keramischen Kondensator
für die 147nF nehmen. Das sind meistens X7R Typen mit ganz
großer Temperaturabhängigkeit. Das muß ein Folien-C sein.

Deine Bauteile haben Toleranzen. Wenn du da 10% daneben
liegst, dann bricht die Amplitude schon um Faktoren ein,
da du die gewünschte Mittenfrequenz um 10% verfehlst.

Deine Original-Schaltung ist ansonsten prinzipiell ok für
deine Anwendung! Laß dir nichts anderes "aufschwatzen".

Gruß
Helmut


Anhang:
=======

Original Posting vom 8.3.2003 in de.sci.elektrotechnik
Re: Messung der Spulengüte

"Heiko Weinbrenner" <nospamtome@ish.de> schrieb im Newsbeitrag
news:3e69d796$1@news-fe-01...

Helmut Sennewald <HelmutSennewald@t-online.de> schrob:

Ich glaubs nicht.

Also ich nahm einen 100k Widerstand, einen 10nF Kondensator und meine
Spule.
Kondensator und Spule Parallel, das ganze in Reihe mit dem Widerstand.
An das ganze dann ein Funktionsgenerator, der Rechteckschwingungen
erzeugt.
Mit dem Oszilloskop wird zum Triggern die Spannung am Funktionsgenerator
abgenommen, sowie die Spannung an der Spule.

So war das doch gemeint, oder nicht?

Hallo Heiko,
ich habe jetzt mal eigene Messungen mit der "Abkling"-Methode gemacht.
Resonanzfrequenz je nach Spule 10 bis 100kHz, C = 10nF.

Ringkern 1 0.5mH(Ferrit, 20W) Q=20 @70kHz
Schalenkern 3mH: Q=90
Ringkern 2 0.2mH: Q=50
Ringkern(Netzdrossel) 10mH: Q=70 @15kHz
Ringkern(Netzdrossel) 10mH: Q=7 @15kHz , Q=20 (5kHz)

Die Kerne sind wie erwartet doch sehr unterschiedlich.

Messschaltung:

Generator(10Vpp, 100Hz, Rechteck)

100Hz 100kOhm
___
o-----|___|--------o-----o--------> zum Oszilloskop, Tastkopf x 1
| |
Lx / --- C entsprechend Messfrequenz
\ ---
/ |
\ |
| |
ö------------------o-----o--------> zum Oszilloskop


Amplitudenverhältnis D_N nach N-Perioden ablesen und in Formel geben.

D_N = Amplitude zum Zeitpunkt U_(t0+N*Periode) / U_t0

Q = 0.5 * Wurzel( (-2*pi*N/ln(D_N))^2 + 1 )

Ich kann ja mal ein Photo von dem Bildschirm am Oszilloskop machen und
dir mailen, wenn du willst.

Schick mir ein Bild vom Oszi und vom Messaufbau. Ich habe T-DSL, da
spielt die Dateigröße keine Rolle.

Oder ich schicke dir die Spule

Erzähl mal was du mit der Spule hoher Güte machen willst.

Ich glaube so langsam, dass das Kernmaterial doch nicht für hohe
Frequenzen geeignet ist.

Kann natürlich sein.
Erhöhe mal die Zahl der Windungen um Faktor 3 und nimm mal 100nF parallel
ob dann Q wesentlich besser ist, da damit f0 um Faktor 10 sinkt.

Mein Erfahrungen mit der Methode:
Gut für Q ab 10. Messgenauigkeit vielleicht 10% aber dafür keine
besonderen Anforderungen an den Generator und das Oszi.


Genauer wäre es die 3dB Grenzfrequenzen(Bandbreite B) in obiger Schaltung zu
bestimmen und daraus Q zu berechnen.
Q = B/f0


Gruß
Helmut

 

[Oliver Bartels]

On 1 Jan 2004 00:41:53 GMT, 98malaab@gmx.de (Martin Laabs) wrote:

Bei Kondesatoren gibt man es als Winkel an, bei Spulen
als Quotient. Hat das einen technischen Hintergrund?
Kann man so oder so machen, Tradition ;-)

Ich würde es so sagen: Kondensatoren sind im
Allgemeinen von der Güte her *viel* besser als
Spulen, da lohnt es sich, wenig Verlust auszuweisen.
I.a. (Ausnahme Leistungselektronik) interessiert die
Güte von Kondensatoren nicht.
Bei Spulen liegt die Sache anders, da freut man
sich über jedes bisschen mehr an Güte ...

So man die mini Diagramme überhaupt lesen kann ...
Siehe unten:

Also wird neben der Frequenz auch die Amplitude
gemessen und dadruch der Serienwiderstand berechnet und
daraus wiederum die Güte bestimmt.
Die LCR Brücke mißt neben der "Amplitude"

(Verhältnis Spannung zu Strom) vorallem die
*Phasenverschiebung* zwischen Spannung und Strom
am zu testenden Element.
Die Frequenz wird vorgegeben, bei gewöhnlichen LCR
Messbrücken als feste Stützfrequenzen (100Hz, 1kHz,
10kHz usw.), das reicht, da im allgemeinen ja nur ein
bei niedrigen Frequenzen *relativ* frequenzunabhängiger
Induktivitäts- oder Kapazitätswert bestimmt werden soll.
Für die Güte ist das natürlich nicht sooo toll (man kann
die natürlich auf andere Frequenzen rückrechnen),
wer mehr braucht, zahlt mehr uind greift zum
Impedanzanalysator. Der macht einen kompletten Sweep,
wenn es sein muss, auch bis 1GHz.

Der *Netzwerk*analysator hat üblicherweise immer einen
Sweep implementiert, denn der soll ja auch an kompletten
Netzwerken die s-Parameter ausloten.

Die s-Parameter lassen sich per Bilineartransformation
auch als R+Xi komplexe Zahlen des realen Widerstands
und des Blindanteils darstellen. Genau diese Transformation
hat der Herr Smith graphisch als Chart dargestellt, es gibt
Kreise konstanten Real- und Blindanteils. Die Messkurve
dahinter ist exakt die gleiche wie beim Polardiagramm
des reflektierten (s11,s22 usw.) Signals, d.h. es ändern
sich nur die Masslinien der Grafik. Das ist eben der Trick
von Herrn Smith ...
Ein moderner Netzwerkanalysator gibt zudem den Real-
und Blindanteil an der Markerposition (Frequenz) unmittelbar
aus. Typischerweise wird das Smith-Chart demnach auch
für reflektierte Signale herangezogen, für die Transmission
(s21,s12 usw.) macht es eher weniger Sinn.

Wäre ja mal ein nettes Projekt mit einem kleinen Atmel
zumahl das LCR Meter vom Funkamateur die Güte nicht
bestimmen kann.
Elektor hat IMHO soetwas mal mit einem DSP veröffentlicht.

Es ist eine klassische Anwendung für CPU's mit Multiplizierer,
da zur Bestimmung der Phasenlage eine Korrelation
sinnvoll ist.

Ich will ja auch 4kHz Bandbreite bei -1dB haben. Und da passen
die 470Ohm schon ganz gut.
Kann sein, habe ich jetzt nicht nachgerechnet ...

Stimmt. Aber wenn ich mir das so recht überlege sind
das 4 Werte die berechnet werden wollen und ich kenne
nur zwei, Bandbreite und Resonanzfrequenz.
Dann wäre aber noch die Eingangs- und Ausgangsimpendanzen zu
berücksichtigen. Aber die Ausgangsimpendanz ist mir ziemlich
egal weil dahinter eh noch eine Pufferstufe kommt.
Die Ausgangsimpedanz ist generell nicht egal, siehe unten.

Zur Not definiert man eine mit einem Abschlusswiderstand.
Außerdem ist der Filter i.a. symmetrisch.

Bei Deinem Schwingkreis will man halt eine sehr hohe
Impedanz der folgenden Stufe, weil der Kreis auch
hochohmig ist. Aber das ist hier Zufall, dass das bei Deiner
Schaltung passt.

Was mich aber noch bedrückt ist der Serienschwingkreis
der ja auch wieder relativ steile Flanken haben kann.
Deine Schaltung ist so falsch nicht, in Industrieprodukten

würde man wohl darauf schauen, dass das Rechtecksignal
nur unwesentliche Störanteile unterhalb der gewünschten
Ausgangsfrequenz f enthält und dann einen steilen Tiefpass
mit eine Grenzfrequenz deutlich oberhalb f und deutlich
unterhalb 3f enthält. Weil beim Rechteck wegem Herrn
Fourier und seiner Analyse im Prinzip nur f,3f,5f usw.
enthalten sind. Allerdings wird Dein Rechteck nicht
perfekt sein und somit auch etwas 2f enthalten sein.
Ergo wird man den Filter etwas oberhalb f zuschlagen
lassen, sodass Bauteiltoleranzen den Knick in der
Filterkurve nicht auf die Arbeitfrequenz verschieben
können und das wenige 2f schon deutlich gefiltert und
der Filter bei 3f richtig zuschlägt.

So ein Filter könnte z.B. ein PI-Filter mit mehreren
Filterstufen hintereinander sein. Wenn man dann mag,
kann man die Induktivitäten durch Serienschwingkreise
ersetzen, damit bekommt man tieffrequente Störungen
weg ohne dass der Filter extrem selektiv wird.
Das Verhältnis von L zu C (für die Resonanz ist ja
das Produkt L C entscheidend) bestimmt in dieser
Konstruktion dann, wie groß die Durchlassbandbreite
wird (man denke sich bei dem Filterelement:

---+---L---C1---+---
| |
C2 C2
| |
GND GND

einfach den Grenzfall C1->unendlich, dann wird der
Bandpass zum reinen Tiefpass und nur L/C2 entscheiden
über die Grenzfrequenz.

Möglich ist auch L/C1 als Parallelkreis, ergo Sperrkreis,
das sind dann elliptische Filter, die mit mehreren Stufen
sehr steile Tiefpässe darstellen können. Allerdings ist
die Berechnung inkl. Bauteiltoleranzen nicht einfach.

Wichtig ist bei all diesen Filtern, dass sie *angepasst*
betrieben werden, auch bei deinem Schwingkreis ist
der Wiederstand im Emitter vorallem deshalb erforderlich,
weil sonst die Güte vom Schwingkreis bei niederohmiger
Speisung kaputtgeht. Das Problem ist nämlich, dass
im Extremfall die Quelle den Schwingkreis auf eine
Frequenz *zwingen* kann, egal ob der will oder nicht.
Gleiches gilt für Filter, das erste C2 sind witzlos, wenn ein
Generator sie mit beliebig niedrigem Innenwiderstand
überfährt. Der Filter oder Schwingkreis *kann* dann
garnicht mehr agieren. Der Extremfall ist ein Tiefpass
L zwischen einer extrem niederohmigen Quelle und
einer extrem hochohmigen Senke (Buffer), es leuchtet
sofort ein, dass mit oder ohne L kein Unterschied
besteht, so ein Filter ist witzlos.

Das Thema bei Deinem Schwingkreis ist, dass er
bei Resonanz *sehr* hochohmig wird, Du allerdings
mit dem R im Schwingkreis die Güte kaputtmachst.
Das hilft zwar bezüglich der Bauteiltoleranzen, macht
aber auch die Selektivität des Filters kaputt.
Deshalb nimmt man bei sehr selektiven Filtern
mehrere *schwach* (kapazitiv) gekoppelte
Schwingkreise, die dann jeder für sich ungestört
eine hohe Impedanz bei Resonanz haben können.
Allerdings bedeutet das in der Praxis Abgleich ...

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10

 

[Horst-D. Winzler]

Oliver Bartels wrote:

Wäre ja mal ein nettes Projekt mit einem kleinen Atmel
zumahl das LCR Meter vom Funkamateur die Güte nicht
bestimmen kann.

Elektor hat IMHO soetwas mal mit einem DSP veröffentlicht.
Es ist eine klassische Anwendung für CPU's mit Multiplizierer,
da zur Bestimmung der Phasenlage eine Korrelation
sinnvoll ist.

"High-Tech LRC-Meter"

Elektor 4/97 S.14-19
Elektor 5/97 S.52-57

Verwendteter DSP: ADSP 2101 KP80
Dazu noch ein AD 1847 JP + EPROM + GAL

Es gab einen platinenrückruf.

Angegebene Daten:

R: 100 ľOhm-100 MOhm
XL: 100 nH-10kH
C: 0,5 pF-10 mF
Q: 1-1000
Dämpff. : 1-1000

Grundfehler: 0,25%
Umeß: 0,1-1V
fmeß: 1 kHz
Tmeß: 1,5 s
Uoffset: einstellbar
Messung: 2/4 Draht


Elektor hatte aber auch einen Q-Messer veröffentlicht.
Wenn ich mich recht erinnere, konnte die meßfrequez von 100 kHz bis
60_MHz eingestellt werden. Meßbereich 0-1000?

--
mfg horst-dieter

 

[Helmut Sennewald]

"Horst-D. Winzler" <horst.d.winzler@web.de> wrote in message
news:bt654r$27f$00$1@news.t-online.com...

Oliver Bartels wrote:

Wäre ja mal ein nettes Projekt mit einem kleinen Atmel
zumahl das LCR Meter vom Funkamateur die Güte nicht
bestimmen kann.

Elektor hat IMHO soetwas mal mit einem DSP veröffentlicht.
Es ist eine klassische Anwendung für CPU's mit Multiplizierer,
da zur Bestimmung der Phasenlage eine Korrelation
sinnvoll ist.


"High-Tech LRC-Meter"

Elektor 4/97 S.14-19
Elektor 5/97 S.52-57

Verwendteter DSP: ADSP 2101 KP80
Dazu noch ein AD 1847 JP + EPROM + GAL

Es gab einen platinenrückruf.

Angegebene Daten:

R: 100 ľOhm-100 MOhm
XL: 100 nH-10kH
C: 0,5 pF-10 mF
Q: 1-1000
Dämpff. : 1-1000

Grundfehler: 0,25%
Umeß: 0,1-1V
fmeß: 1 kHz
Tmeß: 1,5 s
Uoffset: einstellbar
Messung: 2/4 Draht

Hallo Horst,
die Genauigkeit von 0,25% kann man aber glatt den "Hasen geben",
wenn man die Güte bei 40kHz braucht und Induktivitäten im
Bereich unterhalb von einigen Milli-Henry liegen.

Man kann vielleicht L noch einigermaßen messen mit obigeme
Gerät, aber nicht die Güte für die aktuelle Anwendung.

Betrachten wir mal Martin's 100uH Spule.
Wenn wir jetzt die Verluste des Ferritmaterials vernachlässigen,
dann ergit das

Q = 2*PI*f*L/R

R ist vielleicht ca. 1 Ohm (ohmscher Widerstand bei DC + Skineffekt)
Der induktive Widerstand ist 2*PI*f*L = 0.628 Ohm bei 1kHz.

Q = 2*PI*1000*100e-6/1 = 0.628

Das würde obiges Messgerät anzeigen.

So eine Spule hat aber typisch Q > 20 bei 40kHz wenn man nicht
gerade ein spezielles Material hat. Siehe meine Messungen.

Deshalb ist eine Messung bei der Anwendungs-Frequenz, die man
auch in der Schaltung hat, das einzig "wahre" wenn es um die
Güte geht.

Die Messung bei festen Frequenzen macht nur Sinn für die
Spulenhersteller um Spulen einerseits vergleichbar
zu machen und andererseits die Testkosten zu begrenzen.

Gruß
Helmut

Eigene Messungen:
Alle Ringkerne sind aus Schaltnetzteilen bzw. dafür vorgesehen.

Ringkern 1 0.5mH(Ferrit, 20W) Q=20 @70kHz
Schalenkern 3mH: Q=90
Ringkern 2 0.2mH: Q=50
Ringkern(Netzdrossel) 10mH: Q=70 @15kHz
Ringkern(Netzdrossel) 10mH: Q=7 @15kHz , Q=20 (5kHz)

 

[Horst-D. Winzler]

Helmut Sennewald wrote:

"Horst-D. Winzler" <horst.d.winzler@web.de> wrote in message
news:bt654r$27f$00$1@news.t-online.com...

Oliver Bartels wrote:


Wäre ja mal ein nettes Projekt mit einem kleinen Atmel
zumahl das LCR Meter vom Funkamateur die Güte nicht
bestimmen kann.

Elektor hat IMHO soetwas mal mit einem DSP veröffentlicht.
Es ist eine klassische Anwendung für CPU's mit Multiplizierer,
da zur Bestimmung der Phasenlage eine Korrelation
sinnvoll ist.


"High-Tech LRC-Meter"

Elektor 4/97 S.14-19
Elektor 5/97 S.52-57

Verwendteter DSP: ADSP 2101 KP80
Dazu noch ein AD 1847 JP + EPROM + GAL

Es gab einen platinenrückruf.

Angegebene Daten:

R: 100 ľOhm-100 MOhm
XL: 100 nH-10kH
C: 0,5 pF-10 mF
Q: 1-1000
Dämpff. : 1-1000

Grundfehler: 0,25%
Umeß: 0,1-1V
fmeß: 1 kHz
Tmeß: 1,5 s
Uoffset: einstellbar
Messung: 2/4 Draht



Hallo Horst,
die Genauigkeit von 0,25% kann man aber glatt den "Hasen geben",
wenn man die Güte bei 40kHz braucht und Induktivitäten im
Bereich unterhalb von einigen Milli-Henry liegen.

Man kann vielleicht L noch einigermaßen messen mit obigeme
Gerät, aber nicht die Güte für die aktuelle Anwendung.

Hallo Helmut,
du hast recht!
Ich habe die daten auch nur deshalb wiedergegebne, weil Oliver dieses
Elektor-Projekt erwähnt hatte. Sozusagen, als beispiel was als
"selbstbau" inzwischen erreicht wurde.
Ich ziehe die 3 dB methode vor.

Q=fo(2df)E-1 mit d=delta Hab vergessen wie mans delta hinzaubert.

Es geht aber auch über das logarithmische dekrement einer freien
gedämpften schwingung.
Dazu läßt sich das oszi in verbindung mit seinem zeitausgang als
generator "mißbrauchen".
Das signal wird mit einem C(2-4pF) auf die zu einem schwingkreis
ergänzte spule gekoppelt. Mit einem tastkopf 1:10 wird dann das signal
entnommen. Somit läßt sich auch die resonanzfrequenz ermitteln.
Etwas mathe führt dann zum ziel ;-)

--
mfg horst-dieter