PWM DAC ganz glatt bekommen ?

[Vitis]

HI Forum,

ich hab ein kleines Problem mit nem Sensor, der mit einer variablen
eingangsspannung versorgt werden muss und dabei mit Vorwiderstand auf gerade mal 100 Ohm kommt.
Dabei soll die Schaltung möglichst klein bleiben.
Mein Lösungsansatz war die Variable Spannung per PWM zu erzeugen.
Also vom µC Port 4,7KR Basisvorwiderstand auf Basis BC337/25,
Kollektor auf +5V, auf Emiter gegen GND 10µF als Emiterfolger.
Am C wird die Spannung für den Sensor abgegriffen.
also Sensor und C sind parallel.
Mein Problem ist nun, das die Spannung noch eine Restwelligkeit
von 0,5V hat.
Ach so, PWM-einstellung ist 9Bit auf 8MHZ Prescaler=1
Hab auchschon mit 8Bit probiert, hat nicht wirklich was gebracht,
aber mit 9 Bit hab ich n etwas größeren Einstellbereich, was mir gut gefällt.
(8,33KHz)

Habt Ihr nen Tip wie ich dieRestwelligkeit gegen 0 bekomme ?

Die Spannung konstant zu bekommen ist an sich kein PRoblem,
solange ich nicht belaste, aber sobalt ich den Sensor anhänge
kommt die Welligkeit wieder rein.

Ach so, es soll kein externer DAC dran und hab auch schon mal
mit m LM10 OpAmp probiert, der bringt den Ausgangsstrom (28mA)
nicht zusammen

[shaun]

Auf jeden Fall nicht mit einem passiven RC-Filter. Nimm einen Tiefpass hinter der PWM und dann einen OP als Spannungsfolger oder setz den Emitterfolger hinter den Tiefpass. Ich würde eher zu einem OP tendieren, 50mA sollten wohl machbar und erhältlich sein.

[Ratber]

............Habt Ihr nen Tip wie ich dieRestwelligkeit gegen 0 bekomme ?.............


Definier das mal genauer.

Wie groß darf die Restwelligkeit denn nun maximal sein ?

Vieleicht wäre ein R2R-DAC besser für dich.

[Vitis]

Der Haken der Geschichte ist, das die Restwelligkeit
kapazitiv in den Ausgang des Sensors gekoppelt wird, sprich
durch die Welligkeit wird mein Ausgangssignal verzerrt.

Der Sensor hat 2 Kreise. der Eine ist quasi die Sollwertvorgabe
und der zweite ist die Abweichung vom Sollwert.
Der Sensor arbeitet so, das die Differenz zwischen soll und ist
gleich gehalten werden soll, sprich bei Abweichung wird der
Sollwert nach oben oder unten nachgeregelt.
Das Messergebniss ist dann das Tastverhältniss der PWM.

Im Moment hab ich flukturierende Werte im Bereich dezimal
175 bis 180 als Nullwert, Maximalausschlag währe 193 bis 196,
wobei der Verlauf nicht linear ist, sondern log.
Ich hab halt als Drift also 3-5 Digits ... nach meinem Geschmack
etwas zu viel als Quantisierungsfehler.

Im Prinzip könnt ich die Sollvorgabe des Sensors direkt mit der PWM
betreiben, aber dann bekomm ich extreme Oberwellen in das
Ausgangssignal, auch wenn ich den zweiten Kreis separat mit
stabilisierter Spannung versorge.

n externen DAC möcht ich mir halt platzbedingt sparen weil die
LP später möglichst klein werden soll.
Es sollen n Mega8 N Tiny15 n LTC485, n 7805 LM10 als Impedanzwandler
und sonstiges Hühnerfutter auf 3,5 x 2,5 cm schon drauf

[stupsi]

In deiner Schaltungsbeschreibung hab ich den tiefpass nicht gefunden.

Löt doch mal die 10uf an die Basis des Transistors. so wirkt der tiefpass besser. Dann wird die Ausgangsspannung glatt sein.

Gruß Stupsi

[Ratber]

Ja,wo du es sagst,fällts mir auch auf.

Ich hab mal eben was aufgebaut und am Oskar bewundert.

http://home.arcor.de/ratber/pwm.jpg

PWM ca. 100 Khz

Bei 25% habe ich an C1 noch eine Restwelligkeit von ca. 190mV an C2 ca. 40mV
Bei 50% ca. 200mV und 50mV
Bei 75% ca. 210 und 65mV

Mit einer dritten Stufe wirds noch besser aber auch die Zeit bis die Spannung entsprechend der PWM steht wird länger.

Mit etwas Optimierung in Punkto Dimensionierung dürfte da noch einwenig zu holen sein aber eine Restwelligkeit bleibt immer.

Natürlich kann man auch eni LC-Filter aufbauern.

@Vitis

Wenn man aber schon 2 oder mehr Stufen baut dann kann man auch gleich ein kleines R2R Netz aufbauen.
Das ist in Punkto Stabilität weit besser und die Drift ist auch geringer.

Wenn man SMD-Netze nimmt dann kommt so ein 8-Stufiger R2R kleiner als eine 2 Stufige Filterversion mit Elkos.

Preislich etwas teurer aber Platzmäßig am kompaktesten ist ein Single-DAC im SO8 Gehäuse.
Die gibt es für I2C,SPI,485 usw. in 8-16 Bit schon für kleines Geld.


Denk mal drüber nach und such dir was raus.

[Vitis]

Also ich hab das folgende Schema mal zusammengesteckt,
läuft soweit auch ganz befriedigend,
nur wie ist das mit der Verschaltung der OpAmp,
kann mal wer drüber schaun ob das langfristig so mit macht?

[dennisstrehl]

@ Ratber: Die 2 Stufen bringen so überhaupt nichts Edit: wenig, simulier das mal in Spice. Du hast dann trotzdem nur 20dB / dekade.
Wenn du mehr haben willst, muss der Eingangswiederstand des 2ten RC-Glieds mindestens doppelt so groß sein. (Experimentell ermittelt)

[Vitis]

ich seh das mit dem RC auf der Basis etwas kritisch vom
Betrieb des Transistors her.
Dadurch betreibe ich den zeitweilig im Regelbetrieb und
nicht als Schalter. Ich favorisiere die Übersteuerung,
weil der Transistor von der Verlustleistung her etwas
sicherer ist.
Die Schaltung an sich ist mir etwas suspekt ... warum soll
der Transistor in der Kennlinie betrieben werden?

[shaun]

Ich sehe da eher einen hundsgewöhnlichen Emitterfolger, und auf welcher Kennlinie Du Dich da siehst weiss ich auch nicht so recht, wenn Du an das normale Vier-Quadraten-Kennlinienfeld denkst: das ist nicht für die Kollektorschaltung aka Emitterfolger, ein Lastwiderstand kleiner unendlich vorausgesetzt macht der Transistor nichts weiter als mit dem Emitter der Spannung an der Basis minus Ube zu folgen, wobei der Basisstrom 1/beta des Emitterstromes beträgt.

[Vitis]

stimmt hast recht, sorry

[Ratber]

@ Ratber: Die 2 Stufen bringen so überhaupt nicht, simulier das mal in Spice. Du hast dann trotzdem nur 20dB / dekade.
Wenn du mehr haben willst, muss der Eingangswiederstand des 2ten RC-Glieds mindestens doppelt so groß sein. (Experimentell ermittelt)


Ja dann schauen wir mal was ich vorhin so geschrieben habe:



Ich hab mal eben was aufgebaut und am Oskar bewundert.

und


Mit etwas Optimierung in Punkto Dimensionierung dürfte da noch einwenig zu holen sein aber eine Restwelligkeit bleibt immer.


Ich sagte ja,nur mal so als Ansatz ohne große Rechnerei.


Und was das "....Die 2 Stufen bringen so überhaupt nichts...." betrifft.

Mag sein das ich total blöde bin aber erklär mir mal das was du auf dem Foto hier siehst.


http://img476.imageshack.us/img476/2977/pwmfilter8ko.th.jpg (http://img476.imageshack.us/my.php?image=pwmfilter8ko.jpg)

Erklärung:
3 Stufen 100 Ohm /10µF von oben nach Unten.
Für die ersten beiden Stufen stehen die Werte oben im Schim.
Die Dritte wird mit gleicher Zeitbasis und 20mV/cm
Edit: Das gezeigte Bild stellt 75% dar.

Für "überhaupt Nichts" was ich mal eben zusammengesteckt habe sieht das aber schon recht gut aus. :wink:

Natürlich ist ein vernünftiger Filter besser.

Wie gesagt,ich bevorzuge für sowas lieber nen DAC und schenke mir das unnötige gezupfe.

.
@Vitis

Schau dir mal bei www.csd-electronics.de im Shop den MAX517 bzw. MAX519 an.
Die bekonnste für 4:00 bzw. 5.40€ als Zweikanaler.







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Edit:
Bild nochmal neu reingesetzt (Anklicken).
Imageshack läuft wohl derzeit unrund.

[Volker-01]

Hallo,

schau malim Link unten auf Seite 101 rein, da ist jeweils ein RC-Tiefpass und ein Besselfilter 4. Ordnung hintereinander geschaltet. Das dürfte recht gut Funktionieren.

http://www-projekte.emsp.tu-berlin.de/ele/ss02/ele51/files/Abschlussbericht.pdf

[dennisstrehl]

Sorry, ich fürchte ich muss mich korrigieren, man hat trotzdem 40dB / Dekade. Komisch, ich hatte völlig es anders in Erinnerung, tut mir wirklich leid.

Btw. hatte ich das "überhaupt nichts" mindestens ne halbe Stunde vor deinem Posting in "wenig" umeditiert, was nunmal dem entsprach was ich in Errinerung hatte.

[Ratber]

Yo,hab ich hinterher auch gesehen.

Hatte ne gute halbe stunde den Editor offen und dabei das Bild geschossen was mangels Stativ (hab kein passendes) und langer Belichtungszeit nicht auf anhieb geht.

Wie gesagt,mit nem vernünftigen Filter und dessen Dimensionierung geht noch etwas.

Was die 20/40db angeht:

Ich häng mich nicht so sehr an Zahlen auf wenn es ummes Grundprinzip geht.Höchstens als Grobe Richtschnur.
Zahlen kommen bei mir erst wenn es ans Eingemachte geht.
Hab ich erstmal nicht beachtet also keine Panik,ich bin keiner der einen mit Goldwaagen behängt.
Wer aber solche Leute sucht der sollte mal in Mikrocontroller.net gehen und leicht unpräzise vom Leder reden.
Is lustig dort *g*


Edit:

Könnt ihr das Bild anklicken und was sehen ?
Ich bekomm nur ne halbe seite von Imageshack

Edit Edit:

Jetzt gehts wieder.
Mann.ich seh gerade das ich den unteren Oskar mal Putzen könnte. :-b

[PICture]

Hallo Vitis!

Mit dieser einfacher Schaltung kannst Du ein Ausgangstrom eines OpAmps um ß (h21e) des Transistors vergrössern. Die +UCC sollte mindestens um 2V grösser als die maximale Ausgangspannung sein.

MfG


+-----------+
| VCC |
| + |
| | |
| +----+ |
| |\| | |
+--|-\ |/ |
___ | >-| |
Eingang >-|___|-+-----|+/ |> |
| |/| | |
(PWM) --- - +-+-------> Ausgang
--- VCC
| (Last)
===
GND

[dennisstrehl]

Wieso bauen alle sowas als Kollektorschaltung auf?
Wenn man nen PNP-Transistor nimmt, den Emitter davon auf +Vcc legt und die Eingänge vom Opamp vertauscht ist die Dropspannung je nach Stromaufnahme 5-20 mal geringer. (Basis immer noch an den Ausgang vom OpAmp, Kollektor als Ausgang).
Nur einen Widerstand bräuchte man noch vor der Basis wenn einem der Kurzschlussstrom vom Opamp zu groß ist.

[PICture]

Hallo dennisstrehl!

..., weil der +Eingangswiderstand des OpAmps vielfach grösser als -Engangswiderstand ist.

MfG

[dennisstrehl]

Ok, dann macht das natürlich Sinn.