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Hi,
in einem Laborversuch mit einem OP als Differntiator, sollten wir laut Vorgaben, unteranderem das Ausgangssiganl welches sich im Anhang befindet messen. Als Eingangssiganl, lag folgendes Signal an.

Uss = 1V (dreieckförmig)
f = 1kHz

Nun sollen wir in der Auswertung, die Ausgangssignale nach ihrer Verwendbarkeit beurteilen...
Kennt jemand eine Anwendung für solch ein verrauschtes Signal?

Das Oszi war wie folgt eingestellt:
YA : 500mV/DIV (oberer Verlauf)
YB : 20mV/DIV (unterer Verlauf)

x = 200µs/DIV

Danke, schonmal für Eure Mühen!!

--
Gruss Karsten

» Anhang

War wohl mal wieder zu groß.

» » Anhang
»
» War wohl mal wieder zu groß.

Ja,
man muss halt erstmal erkennen, dass 150.000Byte nun mal nur 150kByte sind.
Aber wie sagt man doch so schön:
Gut Ding will weile haben.

Ich hoffe Ihr könnt mir helfen...

Das Bild ist jetzt im Ausgangsthread.

--
Gruss Karsten

Da rauscht ja schon der Eingang? oder sieht das bloß so aus?

Ich denke, dass wir Dir erst dann weiterhelfen können, wenn Du auch die Versuchsschaltung hier reinstellst. Bei den Bauteilen Werte angeben und auch bezeichnen, wie z.B. "R1 100k-Ohm", weil das vereinfacht die Diskussion enorm.

Das Bild bitte nicht zu grossflächig.

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

» Da rauscht ja schon der Eingang? oder sieht das bloß so aus?

Das sieht nur so aus, der Focus des Oszi war vieleicht nicht ganz perfekt eingstellt. Das Eingangssignal kam ohne Umwege aus einem Funktionsgenerator.

--
Gruss Karsten

» Ich denke, dass wir Dir erst dann weiterhelfen können, wenn Du auch die
» Versuchsschaltung hier reinstellst. Bei den Bauteilen Werte angeben und
» auch bezeichnen, wie z.B. "R1 100k-Ohm", weil das vereinfacht die
» Diskussion enorm.
»
» Das Bild bitte nicht zu grossflächig.

Danke für deine Antwort. Also hier nun die Schaltung, es ist allerdings nur ein einfacher Differentiator.
Die Schaltung bzw. die Widerstände sollten so ausgelegt werden, das dass Eingangssignal komplett differenziert wird.
Dann sollten wir die Kondensatoren ändern, ohne jedoch die Widerstände anzupassen. Dabei kam unter anderem das Signal raus, worum sich meine Frage dreht...

Also hier die Daten:
Uss = 1V (dreieck)
f = 1kHz

R1 = 1,5kOhm
R3 = 15kOhm
RG = 15kOhm
C1 = 0,1nF






Vielen Dank schonmal für eure Antworten/ Anregungen

--
Gruss Karsten

» Danke für deine Antwort. Also hier nun die Schaltung, es ist allerdings
» nur ein einfacher Differentiator.
» Die Schaltung bzw. die Widerstände sollten so ausgelegt werden, das dass
» Eingangssignal komplett differenziert wird.
» Dann sollten wir die Kondensatoren ändern, ohne jedoch die Widerstände
» anzupassen. Dabei kam unter anderem das Signal raus, worum sich meine
» Frage dreht...
»
» Also hier die Daten:
» Uss = 1V (dreieck)
» f = 1kHz
»
» R1 = 1,5kOhm
» R3 = 15kOhm
» RG = 15kOhm
» C1 = 0,1nF

Ja jetzt ist alles klar. C1 bildet mit R1 ein passives Hochpassfilter erster Ordnung. Du hast das falsch ausgerechnet. Die Grenzfrequenz liegt nämlich bei 1.06 MHz. Du lieferst aber ein Signal mit einer Frequenz von nur 1 KHz. Das sind drei Dekaden weniger und das bedeutet, dass die Spannung im Falle eines Sinus um 60 dB gedämpft wird (20 dB/Dekade). Das ist ebenfalls ein Faktor 1000.

Wenn C1 = 0.1uF, dann beträgt bei R1 = 1k5 1.06 kHz.

Aber auch diese Grenzfrequenz ist viel zu hoch. Das wird Dir am Ausgang das Dreieck massiv verzerren. Gehe runter auf eine R1*C1-Grenzfrequenz von 100 Hz.

Dafür musst Du C1 entweder auf 1 uF setzen oder Du lässt C1 auf 100 nF und verzehnfachst die Werte von R1 und RG auf 15 k bzw. auf 150 k.

R3 ist eh falsch. Dieser sollte den Parallelwert von R1 und RG haben.

»

Probiere das alles ein wenig aus, damit lernst Du am besten.

Ich bin jetzt gleich weg und kann erst am späten Nachmittag oder Abend wieder reingucken.

--
Gruss
Thomas

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» Ja jetzt ist alles klar. C1 bildet mit R1 ein passives Hochpassfilter
» erster Ordnung. Du hast das falsch ausgerechnet. Die Grenzfrequenz liegt
» nämlich bei 1.06 MHz. Du lieferst aber ein Signal mit einer Frequenz von
» nur 1 KHz. Das sind drei Dekaden weniger und das bedeutet, dass die
» Spannung im Falle eines Sinus um 60 dB gedämpft wird (20 dB/Dekade). Das
» ist ebenfalls ein Faktor 1000.

Ja, damit hast du recht...
Ich hab mich vieleicht nicht konkret genug aus gedrückt.
Die Schaltung wurde mit einem 10nF Kondensator ausgerechnet. Dort stimmt dann auch meine Grenzfrequenz.

Allerdings sollte dann der 10nF Kondensator, durch einen 0,1nF Kondensator ersetzt werden, ohne die Widerstände daran anzupassen. Da kam dann das Oszilogramm heraus, welches ich gepostet habe. Der zusammenhang warum das Signal dann so aussieht ist mir bewusst.

Meine Frage ist ja auch, ob ein Signal in dieser Form irgendwo Anwendung findet. Ein Mitschüler hat z.B. geschrieben, das solche Signal für Kryptotechnologien verwendet werden. Wo mit Hilfe von Rauschgeneratoren Daten verschlüsselt werden.
Mich würde bloß interressieren ob es noch andere Bsp. gibt. Da ich das was mein Mitschüler geschrieben hat nicht kopieren möchte.


» R3 ist eh falsch. Dieser sollte den Parallelwert von R1 und RG haben.

R3 ist nach dem was ich gelernt habe richtig berechnet. Da R3 die Gleichstromnullbedingung erfüllen muss. Sprich, ich lege am Eingang eine Gleichspannung an. Da ein Kondensator keine Gleichspannung durchlässt,ist R3 nicht mehr = RG parallel R1, sondern R3 = RG.

R3 wäre der Parallelwert von R1 und RG, wenn der Kondensator parallel und nicht in reihe zu R1 liegen würde.


» »

--
Gruss Karsten

» Meine Frage ist ja auch, ob ein Signal in dieser Form irgendwo Anwendung
» findet.

Du siehst ein zeitsymmetrisches Rechtecksignal sehr geringer Amplitude und man sieht auch, dass das die Flanken des Rechtecksignals synchron sind mit den Peakwerten der Dreieckspannung:



Wenn ein Dreiecksignal sehr extrem differenziert wird, wird das, wenn auch mit sehr geringer Amplitude, zum Rechecksignal und die Flanken dieses Rechtecksignal sind dabei auch noch synchron mit den Peak-Werten der Dreiecksignales?

Diese Frage stelle ich mir, aber auch in die Runde hier. Möge sich dazu jemand melden, der sich mathematisch auf dieser Ebene auskennt.

Vorstellen kann ich mir das jedenfalls nicht. Allerdings bedeutet das auch nicht immer viel.

Sollte das nicht zutreffen, dann kommt dieses Rechteck, trotz synchron mit dem Dreieck, irgendwie parasitär zustande und da würde mich auch interessieren wie das gehen soll.

So viel mal dazu. Sollte es zu keiner Aufklärung kommen, werde ich dem Phänomen gelegentlich mit einer Test-Schaltung nachgehen. Wann das sein wird, weiss ich jetzt aber noch nicht.

Nun, zurück zu Deinen Fragen...

Der Peak-to-peak-Wert dieses Rechtecksignales liegt wegen der sehr grossen Dämfung durch die Hochpassfilterwirkung des Differentiators logischerweise nur bei wenigen Millivolt. Du muss beim Abschaetzen, jeweils den Mittelwert der überlagerten Rauschspannung zur Mittellinie (GND) betrachten.

Ich weiss nicht wozu man dieses Signal, auf diese Art und Weise produziert, sinnvoll einsetzen kann. Es ist auch schlecht reproduzierbar. Du benutzt als Opamp einen 741, der aus der Steinzeit stammt, und relativ auch eine ziemlich hohe äquivalente Eingangs-Rauschspannung besitzt. Das Ausgangsrauschen wäre z.B. mit einem LF356 wesentlich niedriger.

Allerdings ist es gar nicht so sicher, ob diese "Verschmierung" der Rechteckspannung wirklich nur das Rauschen ist. Es koennte ebenso gut sein, dass eine relativ grosse Feldstaerke eines Radiosenders eingekoppelt wird. Alles schon mehrfach selbst erlebt...

» Ein Mitschüler hat z.B. geschrieben, das solche Signal für
» Kryptotechnologien verwendet werden. Wo mit Hilfe von Rauschgeneratoren
» Daten verschlüsselt werden.

Kann ich mir nicht vorstellen. Was für solche Zwecke verwendet wird, sind digitale Zufallsgeneratoren mit, je nach Art der Anwendung oder Untersuchung, niedriger oder grosser Sequenzlängen. Das Rauschen ist deshalb nicht absolut, es hat eine schwache Periodizität, eben je nach der Sequenzlänge. Aber genau das ist es, was man im Forschungbereich fuer Deinen genannten Zweck benötigt. Man nennt solche Pseudo-Rauschgeneratoren auch MLS-Generatoren (MLS = Maximal Längen Sequenz). Früher baute man sie mir rückgekoppelten Schieberegisterschaltungen. Heute, aber eigentlich schon lange, gibt es auch andere Methoden, die ich selbst nicht kenne.

Mehr Details, wie genau solche Pseudo-Zufallsgeneratoren in Kryptotechnologien zum Einsatz kommen, weiss ich nicht. Das geht sehr schnell in die tiefen Gefilden der Mathematik...

» Mich würde bloß interressieren ob es noch andere Bsp. gibt. Da ich das was
» mein Mitschüler geschrieben hat nicht kopieren möchte.

Das ist eine korrekte Einstellung. Allerdings kann ich Dir, betreffs der Herstellung des verrauschten Rechtecksignales, wie es in Deiner Schaltung zu sehen ist, keine sinnvolle Antwort geben.

» » R3 ist eh falsch. Dieser sollte den Parallelwert von R1 und RG haben.
»
» R3 ist nach dem was ich gelernt habe richtig berechnet. Da R3 die
» Gleichstromnullbedingung erfüllen muss. Sprich, ich lege am Eingang eine
» Gleichspannung an. Da ein Kondensator keine Gleichspannung durchlässt,ist
» R3 nicht mehr = RG parallel R1, sondern R3 = RG.
»
» R3 wäre der Parallelwert von R1 und RG, wenn der Kondensator parallel und
» nicht in reihe zu R1 liegen würde.

Du hast Recht, wobei es dann gar keinen Kondensator braucht. Ich habe bei dieser Sache etwas zu schnell reagiert und das Hochpassfilter nicht mit einbezogen.

Ich hoffe, ich konnte Dir mit meinen bisherigen Infos trotzdem ein wenig weiterhelfen. Ich denke, Du hast Spass an der Elektronik und das gefällt mir.

--
Gruss
Thomas

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Hallo Karsten,

Meine ausgiebige Antwort ist leider nicht an dieser Stelle im Thread gelandet. Sie ist dort, als ob sie Dein allererstes Posting beantwortet.

Wie das passiert ist, - keine Ahnung.

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

Vielen Dank für deine ausführliche Antwort.

Ich habe meinen Bericht soweit erstmal abgeschlossen und werde denn dann am Dienstag abgeben.
Leider habe ich nicht mehr die Zeit, mich bis Dienstag noch weiter mit dem Thema auseinander zusetzen. Da ich an dem selben Tag eine Klausur in Nachrichtentechnik schreibe und da dieses Fach nicht gerade mein Steckenpferd ist, habe ich dort noch einiges zu tun.

Jedenfalls bedanke ich mich schonmal bei jedem der sich irgendwie Gedanken, für mich, in diesem Thema gemacht hat.


Vieleicht gibt ja unser Lehrer noch ein paar Bemerkungen zu dem Thema ab. Es wäre auf jedenfall wünschenswert...

--
Gruss Karsten

» Vielen Dank für deine ausführliche Antwort.
»
» Ich habe meinen Bericht soweit erstmal abgeschlossen und werde denn dann
» am Dienstag abgeben.
» Leider habe ich nicht mehr die Zeit, mich bis Dienstag noch weiter mit dem
» Thema auseinander zusetzen. Da ich an dem selben Tag eine Klausur in
» Nachrichtentechnik schreibe und da dieses Fach nicht gerade mein
» Steckenpferd ist, habe ich dort noch einiges zu tun.
»
» Jedenfalls bedanke ich mich schonmal bei jedem der sich irgendwie
» Gedanken, für mich, in diesem Thema gemacht hat.
»
»
» Vieleicht gibt ja unser Lehrer noch ein paar Bemerkungen zu dem Thema ab.
» Es wäre auf jedenfall wünschenswert...

--
Hi Karsten,

Was hast denn für eine Spannungsversorgung?
Ist sie ausgesiebt genug, stark - stabil genug?
Wie sind denn die Drähte von Versorgung, Eingang, Ausgang... ein "wilder" Kabelverhau?

PS1:
meiner Einschätzung hast lt. deiner Stückliste 0,1nF eingebaut - das sind bei mir 100pF!!
Diese sind für die 1kHz als Koppelkondi viel zu klein.
Der Xc ist da bei dieser Frequenz viel zu hoch -> Fehlanpassung!
100pF verwendest bei HF-Schaltungen, bei NF verwendest viel größerer Kapazitäten.

Habs mal durchsimuliert:
mit 100nF:


mit 820nF:


mit 910nF:


mit 1µF:


Außerdem, du brauchst nicht unbedingt den R3.
Wennst den nicht-inv Eingang direkt auf GND legst, gehts auch.

PS2:
Ich habe da in der Simu einen viel schnelleren OPV genommen AD745 (Analog Devices).
Damit will ich auch sagen, dass der viel langsamere 741er noch sein Schärflein
bei den Flanken-"Verbiegungen" beiträgt. ok, - das wäre auch zu berücksichtigen.

Grüße
Gerald

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

Danke für deine Antwort und für die Simulation mit Multisim!!!! Ist ein schönes Programm

» Was hast denn für eine Spannungsversorgung?
» Ist sie ausgesiebt genug, stark - stabil genug?
Das Signal kam aus einem Funktionsgenerator.
Mehr kann ich dazu leider nicht sagen...
Wie die Spannungversorgung für den OP aussieht, kann ich dir auch nicht sagen. Denn Versuch haben wir in unserem "Labor" in der Schule gemacht...
» Wie sind denn die Drähte von Versorgung, Eingang, Ausgang... ein "wilder"
» Kabelverhau?
Nein, das war eigentlich legitim. die Drähte waren so kurz wie möglich und gingen direkt auf eine "standard" Platine, die extra für Versuche ist.
»
» PS1:
» meiner Einschätzung hast lt. deiner Stückliste 0,1nF eingebaut - das sind
» bei mir 100pF!!
» Diese sind für die 1kHz als Koppelkondi viel zu klein.
» Der Xc ist da bei dieser Frequenz viel zu hoch -> Fehlanpassung!
» 100pF verwendest bei HF-Schaltungen, bei NF verwendest viel größerer
» Kapazitäten.
Ja, ist korrekt das, dass ganze falsch bemessen war. Das war wohl auch Sinn der Sache. Damit wir erkennen, dass der Kondensator nicht zu klein gewählt werden darf...
»

» Außerdem, du brauchst nicht unbedingt den R3.
» Wennst den nicht-inv Eingang direkt auf GND legst, gehts auch.
Bei dem µA741 meines Wissens nach schon, da dieser mit Bipolar Transistoren aufgebaut ist.
Bei einem OP auf Mosfet Basis brauch ich den R3 nicht, oder?!
»
» PS2:
» Ich habe da in der Simu einen viel schnelleren OPV genommen AD745 (Analog
» Devices).
» Damit will ich auch sagen, dass der viel langsamere 741er noch sein
» Schärflein
» bei den Flanken-"Verbiegungen" beiträgt. ok, - das wäre auch zu
» berücksichtigen.
Stimmt, der 741 hat nur ne Steigung von 20dB, was bestimmt nicht mehr dem aktuellen Standard entspricht. Allerdings glaub ich, dass es bei uns an der Schule gar keine anderen gibt. Aber um zu verdeutlichen wie ein OP funktioniert reicht er, denk ich.

--
Gruss Karsten