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Hallo miteinander!

Mich würde intressieren, wie man möglichst einfach die Differenz zweier "hoher" Frequenzen (z.B. 12MHz u. 12,2MHz) schaltungstechnisch ermitteln kann?

Man könnte natürlich einen Mikrocontroller verwenden, aber dann muss der selbst, oder um genauer zu sein der Peripherieclock schon relativ hoch getaktet sein, damit man die Frequenz messen kann... Hmm, man könnte natürlich auch mehrere Frequenzteiler vorschalten.... Vorraussetzung wäre dann, dass man die so hoch takten darf?

Einfacher wäre eine Frequenzteiler der sozusagen die Differenz zweier Eingangsfrequenzen "ausgibt"...

Gibt es da eventuell schon "fertige" Schaltungen?

Für jede Information oder Anregung bin ich dankbar!

Schöne Grüße
Marcel

» Hallo miteinander!
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» Mich würde intressieren, wie man möglichst einfach die Differenz zweier
» "hoher" Frequenzen (z.B. 12MHz u. 12,2MHz) schaltungstechnisch ermitteln
» kann?
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» Man könnte natürlich einen Mikrocontroller verwenden, aber dann muss der
» selbst, oder um genauer zu sein der Peripherieclock schon relativ hoch
» getaktet sein, damit man die Frequenz messen kann... Hmm, man könnte
» natürlich auch mehrere Frequenzteiler vorschalten.... Vorraussetzung wäre
» dann, dass man die so hoch takten darf?

Türlich! 74HCTxx geht bis 40MHz

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» Einfacher wäre eine Frequenzteiler der sozusagen die Differenz zweier
» Eingangsfrequenzen "ausgibt"...
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» Gibt es da eventuell schon "fertige" Schaltungen?

Du könntest die beiden Signale mischen (sprich multiplizieren). Dann erhällst du einmal die Summenfrequenz (also 24,2MHz) und einmal die Differenzfrequenz (also 0,2MHz) am Ausgang. Die Summenfrequenz kann man dann relativ einfach wegfiltern.

Zwei Dinge solltest du uns verraten. Sind die beiden Signale rechteckig oder sinusförmig?
In welcher Form willst du die Differenz haben? Als Analogspannung oder reicht dir ein Signal dessen Frequenz die Differenz der beiden Eingangssignale ist?

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» Für jede Information oder Anregung bin ich dankbar!
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» Schöne Grüße
» Marcel

» Du könntest die beiden Signale mischen (sprich multiplizieren). Dann
» erhällst du einmal die Summenfrequenz (also 24,2MHz) und einmal die
» Differenzfrequenz (also 0,2MHz) am Ausgang. Die Summenfrequenz kann man
» dann relativ einfach wegfiltern.
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Klingt gut. Wie multipliziert man zwei Frequenzen? Sorry, bin auf dem Gebiet leider noch neu!


» Zwei Dinge solltest du uns verraten. Sind die beiden Signale rechteckig
» oder sinusförmig?


Die zwei Signale würden von zwei verschiedenen Quarzen kommen. Also sinusförmig.


» In welcher Form willst du die Differenz haben? Als Analogspannung oder
» reicht dir ein Signal dessen Frequenz die Differenz der beiden
» Eingangssignale ist?

Würde beides gehen. Die Spannung könnte man mit nem AD-Wandler wandeln. Aber lieber wäre mir die die Frequenzdifferenz. Wäre auch genauer meiner Meinung nach.

Danke für die guten Anregungen!

Schöne Grüße
Marcel

» Hallo miteinander!
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» Mich würde intressieren, wie man möglichst einfach die Differenz zweier
» "hoher" Frequenzen (z.B. 12MHz u. 12,2MHz) schaltungstechnisch ermitteln
» kann?
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» Man könnte natürlich einen Mikrocontroller verwenden, aber dann muss der
» selbst, oder um genauer zu sein der Peripherieclock schon relativ hoch
» getaktet sein, damit man die Frequenz messen kann... Hmm, man könnte
» natürlich auch mehrere Frequenzteiler vorschalten.... Vorraussetzung wäre
» dann, dass man die so hoch takten darf?
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» Einfacher wäre eine Frequenzteiler der sozusagen die Differenz zweier
» Eingangsfrequenzen "ausgibt"...
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» Gibt es da eventuell schon "fertige" Schaltungen?
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» Marcel

---
Hallo Marcel,

Ein paar Fragen hätte ich da noch:
Aus was setzt sich die "Frequenz" zusammen?
Ist's nur ein Oszillator? Eine Trägerfrequenz?
Ein Mischsignal? Kurvenform?
Audio, Video; moduliert oder nicht? mit Burst oder nicht?

Grüße
Gerald

--
...und täglich grüßt der PC:
"Drück' ENTER! Feigling!"

» Hallo Marcel,
»
» Ein paar Fragen hätte ich da noch:
» Aus was setzt sich die "Frequenz" zusammen?
» Ist's nur ein Oszillator? Eine Trägerfrequenz?
» Ein Mischsignal? Kurvenform?
» Audio, Video; moduliert oder nicht? mit Burst oder nicht?
»
» Grüße
» Gerald

Hallo Gerald,

Der Gedanke dabei war es, eine Schaltung für die Messung der Temperatur aufzubauen. Dort hätte eine Oszillatorschaltung mit einem temperaturunabhängigen Quarz eine (konstante) Referenzfrequenz erzeugt und ein temperaturabhängiger Quarz eine temperaturabhängige, ähnliche Frequenz....

Aber einfacher wäre es dann wohl wirklich, nur eine temperaturabhängige Frequenz mehrfach herunterzuteilen bis man in den Bereich kommt, in dem ein uC die Frequenz messen kann...

Also zum Mischen gibts relativ gute ICs, die auch relativ gutmütig sind. Da hätten wir zB NE602 oder MC1496.

Wenn du allerdings Zählen willst (was vermutlich Schaltungstechnisch einfacher ist als Mischen) nimmst du halt einfach einen Schmitt Trigger um vom Sinus auf ein Rechteck zu kommen, und teilst dieses dann runter. Dafür kannst du einfache Counter ICs nehmen zB 74HCT4020 oder 74HCT4040, die sollten auch schnell genug sein.
Aufpassen musst du dann mit der Genauigkeit, denn du teilst ja die Änderung deiner Temperaturabhängigen Frequenz mit. Je kleiner die Änderung, desto schwerer tut sich der µC diese zu messen. Das würde für das Mischen sprechen.

In welchem Bereich bewegt sich die Frequenzänderung?

lg Stefan

» Also zum Mischen gibts relativ gute ICs, die auch relativ gutmütig sind. Da
» hätten wir zB NE602 oder MC1496.
»

Danke für die Empfehlung! Werde ich mir gleich mal zu Gemüte führen.

» Wenn du allerdings Zählen willst (was vermutlich Schaltungstechnisch
» einfacher ist als Mischen) nimmst du halt einfach einen Schmitt Trigger um
» vom Sinus auf ein Rechteck zu kommen, und teilst dieses dann runter. Dafür
» kannst du einfache Counter ICs nehmen zB 74HCT4020 oder 74HCT4040, die
» sollten auch schnell genug sein.

Schade nur, dass diese schnellen Counter nur bis 14 Bit zählen können. Dann müsste ich ihn alle 1,1ms auslesen, was doch sehr sehr oft ist.... oder mit einem Vorteiler von 8 alle 11ms. Mit einem Vorteiler von 8 brauch ich aber eh keinen so schnellen Counter mehr. Die Counter des LPC2119/01 packen das schon (gehen bis 7,5MHz). Und das sind zudem 32 Bit - Register. Also könnte man "bequemerweise" jede Sekunde das Register auslesen. Theorethisch würde sogar ein Vorteiler von 2 dann grad so ausreichen....

» Aufpassen musst du dann mit der Genauigkeit, denn du teilst ja die
» Änderung deiner Temperaturabhängigen Frequenz mit. Je kleiner die
» Änderung, desto schwerer tut sich der µC diese zu messen. Das würde für
» das Mischen sprechen.
»
» In welchem Bereich bewegt sich die Frequenzänderung?

Die Frequenzänderung beträgt 128kHz bei einer Temperaturänderung von 100°C. Also kann man ganz grob sagen 1kHz pro Grad Celsius....

» » Also zum Mischen gibts relativ gute ICs, die auch relativ gutmütig sind.
» Da
» » hätten wir zB NE602 oder MC1496.
» »
»
» Danke für die Empfehlung! Werde ich mir gleich mal zu Gemüte führen.
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» » Wenn du allerdings Zählen willst (was vermutlich Schaltungstechnisch
» » einfacher ist als Mischen) nimmst du halt einfach einen Schmitt Trigger
» um
» » vom Sinus auf ein Rechteck zu kommen, und teilst dieses dann runter.
» Dafür
» » kannst du einfache Counter ICs nehmen zB 74HCT4020 oder 74HCT4040, die
» » sollten auch schnell genug sein.
»
» Schade nur, dass diese schnellen Counter nur bis 14 Bit zählen können.
» Dann müsste ich ihn alle 1,1ms auslesen, was doch sehr sehr oft ist....

Zugegeben, der Zähler ist sicher nicht optimal für dich, aber ganz allgemein gesagt, man kann ja den Ausgang des einen Zählers mit dem Eingang des nächsten verbinden und so beispielsweise aus 8Bit 16Bit machen

» oder mit einem Vorteiler von 8 alle 11ms. Mit einem Vorteiler von 8 brauch
» ich aber eh keinen so schnellen Counter mehr. Die Counter des LPC2119/01
» packen das schon (gehen bis 7,5MHz). Und das sind zudem 32 Bit - Register.
» Also könnte man "bequemerweise" jede Sekunde das Register auslesen.
» Theorethisch würde sogar ein Vorteiler von 2 dann grad so ausreichen....
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» » Aufpassen musst du dann mit der Genauigkeit, denn du teilst ja die
» » Änderung deiner Temperaturabhängigen Frequenz mit. Je kleiner die
» » Änderung, desto schwerer tut sich der µC diese zu messen. Das würde für
» » das Mischen sprechen.
» »
» » In welchem Bereich bewegt sich die Frequenzänderung?
»
» Die Frequenzänderung beträgt 128kHz bei einer Temperaturänderung von
» 100°C. Also kann man ganz grob sagen 1kHz pro Grad Celsius....

das sind bei 12MHz nur 83ppm des Trägers pro Grad!
Ob du da mit Zählen durchkommst... lass es uns wissen wenns funktioniert

» Zugegeben, der Zähler ist sicher nicht optimal für dich, aber ganz
» allgemein gesagt, man kann ja den Ausgang des einen Zählers mit dem
» Eingang des nächsten verbinden und so beispielsweise aus 8Bit 16Bit machen

Wusste ich gar nicht, dass sowas geht. Muss ich mir bei gelegenheit mal genauer ansehen!

» das sind bei 12MHz nur 83ppm des Trägers pro Grad!
» Ob du da mit Zählen durchkommst... lass es uns wissen wenns funktioniert
»

ja, das muss ich zugeben, dass die Frequenzänderung sehr klein im Verhältnis zu den 12MHz ist... Aber die Frequenz kann man ja sehr genau bestimmen. Worin siehst du ein Problem bei der Frequenzzählung?

» » Hallo Marcel,
» »
» » Ein paar Fragen hätte ich da noch:
» » Aus was setzt sich die "Frequenz" zusammen?
» » Ist's nur ein Oszillator? Eine Trägerfrequenz?
» » Ein Mischsignal? Kurvenform?
» » Audio, Video; moduliert oder nicht? mit Burst oder nicht?
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» » Grüße
» » Gerald
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» Hallo Gerald,
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» Der Gedanke dabei war es, eine Schaltung für die Messung der Temperatur
» aufzubauen. Dort hätte eine Oszillatorschaltung mit einem
» temperaturunabhängigen Quarz eine (konstante) Referenzfrequenz erzeugt und
» ein temperaturabhängiger Quarz eine temperaturabhängige, ähnliche
» Frequenz....
»
» Aber einfacher wäre es dann wohl wirklich, nur eine temperaturabhängige
» Frequenz mehrfach herunterzuteilen bis man in den Bereich kommt, in dem
» ein uC die Frequenz messen kann...

---
Du willst also die Frequenzdrift eines Quarzes bei Temperaturänderung messen?
Vergleichend mit einer stabilen Frequenz?

Falls ich richtig liege --->
Hier die Drift von Quarzen mit AT - Schnitt: Ein Auszug;

Die Temperaturabhängigkeit der Frequenz (Temperaturgang) kann direkt aus einem Diagramm,
der "TK-Kurve", entnommen werden.
Für Schwingquarze mit AT-Schnitt entspricht die Abhängigkeit der Frequenzänderung
von der Temperatur ungefähr einer kubischen Parabel.
Für andere Schnitte hat diese Kurve einen parabelförmigen Verlauf.

Die Abbildung zeigt eine Anzahl von Temperatur/Frequenz-Kurven von Schwingquarzen mit AT-Schnitt
für verschiedene Schnittwinkel a (von a = - 4¢ ansteigend bis a = +16¢ ).



Die Kurven verlaufen symmetrisch um den Wendepunkt bei 27 °C, der nicht verschoben werden kann.
Ein Temperaturbereich mit einem um 27 °C symmetrischen Verlauf (z.B. 0...+ 60 °C) ergibt
dabei die geringste Frequenzänderung über den gesamten Bereich.
Eine geringe Temperaturänderung über einen weiten Temperaturbereich (z.B. - 40 °C...+80 °C)
ergibt dagegen einen steilen Verlauf des Temperaturkoeffizienten bei Raumtemperatur.

Daraus wird klar, daß für Schwingquarze mit AT-Schnitt deren Schnittwinkel
ausschlaggebend ist für die Frequenzänderung über den gesamten Temperaturbereich.

Vorerst mal... bis zum Nächsten......

Gerald

--
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"Drück' ENTER! Feigling!"

» » Zugegeben, der Zähler ist sicher nicht optimal für dich, aber ganz
» » allgemein gesagt, man kann ja den Ausgang des einen Zählers mit dem
» » Eingang des nächsten verbinden und so beispielsweise aus 8Bit 16Bit
» machen
»
» Wusste ich gar nicht, dass sowas geht. Muss ich mir bei gelegenheit mal
» genauer ansehen!

Geht!
Nur mit der Auflösung musst übelegen, --- mist mist mist,,,,

»
» » das sind bei 12MHz nur 83ppm des Trägers pro Grad!
» » Ob du da mit Zählen durchkommst... lass es uns wissen wenns
» funktioniert
» »
»
» ja, das muss ich zugeben, dass die Frequenzänderung sehr klein im
» Verhältnis zu den 12MHz ist... Aber die Frequenz kann man ja sehr genau
» bestimmen. Worin siehst du ein Problem bei der Frequenzzählung?

so wie ich sehe ists etwas weit bis zur Lösung.

--

--
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» Du willst also die Frequenzdrift eines Quarzes bei Temperaturänderung
» messen?
» Vergleichend mit einer stabilen Frequenz?
»
» Falls ich richtig liege --->

Ja sowas würde ich gerne machen, da hast du recht
Vielen Dank für die sehr interessanten Informationen!


» Hier die Drift von Quarzen mit AT - Schnitt: Ein Auszug;
» ....

Sehe ich das richtig, dass schnittwinkel >0¢ sein muss? Ansonsten würde sich ja zweideutige Werte ergeben...
Leider haben die negativen Schnittwinkel aber eine geringere Frequenzänderung...

Wenn ich also die Frequenz des temperaturabhängigen Quarzes bestimmen kann, ist die Referenzfrequenz unnötig. Ist das korrekt so?

Bei welcher Frequenz f gilt das von dir gepostete Diagramm? Mich würde nämlich intressieren, wieviel die Frequenzänderung beträgt (unnormiert)


Schöne Grüße
Marcel

» » ja, das muss ich zugeben, dass die Frequenzänderung sehr klein im
» » Verhältnis zu den 12MHz ist... Aber die Frequenz kann man ja sehr genau
» » bestimmen. Worin siehst du ein Problem bei der Frequenzzählung?
»
» so wie ich sehe ists etwas weit bis zur Lösung.
»
»

Ich hab mit dem LPC2119/01 mal probehalber die Takte einer Frequenz von etwa 0,6 MHz gezählt. Das ging eigentlich ohne große Probleme... Ich habe aber festgestellt, dass in manchen wenigen Fällen der gezählte Wert um +/- 35 abgewichen ist. Obs am Zählen lag, oder an der frequenzgenerierenden Schaltung weiß ich nicht. Tippe aber eher auf letztere (TLC555ID Oszillator)

Was könnte mir den bei noch höheren Frequenzen "blühen" ?

Hast Du auch an die Alterung eines Quarzes gedacht? Durch bloßes Herumliegen altern die auch.
Problematisch ist auch der schon dargestellte kurvige Verlauf der Frequenzänderung, der die Ermittlung der korrekten Temperatur nicht einfach macht.
Deutlich einfacher geht es z.B. mit einem PT100 oder gleich einem fertig kalibrierten Sensor. Der DS18B20 ist z.B. auf ein halbes Grad genau und bietet eine Auflösung von bis zu 12 bit.

» Hast Du auch an die Alterung eines Quarzes gedacht? Durch bloßes
» Herumliegen altern die auch.
» Problematisch ist auch der schon dargestellte kurvige Verlauf der
» Frequenzänderung, der die Ermittlung der korrekten Temperatur nicht
» einfach macht.
» Deutlich einfacher geht es z.B. mit einem PT100 oder gleich einem fertig
» kalibrierten Sensor. Der DS18B20 ist z.B. auf ein halbes Grad genau und
» bietet eine Auflösung von bis zu 12 bit.

Hallo und Danke für den Hinweis mit der Alterung. Dies war mir noch nicht bekannt. Der kurvige Verlauf ist natürlich ein Problem, das stimmt. Müsste man mit dem Mikrocontroller "linearisieren", sprich die Werte mittels verschiedener Funktionen umrechnen. Schaltungstechnisch wärs wohl recht aufwendig...

Natürlich ist ein PT100 bzw. fertige IC-Sensoren einfacher. Ist halt schaltungstechnisch nicht aufwendig und daher weniger "interessant" . Hatte bereits auch Kontakt mit dem LM35. Der von dir vorgeschlagene DS18B20 klingt aber sehr sehr intressant! Weißt du gerade zufällig, was für eine Kommunikations-Schnittstelle der Sensor benötigt? Bin durch kurzes "überfliegen" nicht darauf gestoßen.

Schöne Grüße
Marcel

Geht über nur einen Draht. Es ist möglich, den Sensor über nur zwei Drähte zu betreiben: Masse und +. Über + werden auch noch gleichzeitig Daten gesendet und empfangen.
Wenn Dir der PT100 zu "einfach" ist, kannst Du es ja mal mit dem Dallas versuchen. Das ist auf jeden Fall mit viel Arbeit verbunden, garantiert aber eine exakte Temperaturmessung, sofern man die Kommunikation hinbekommt.