Kondensator bei hoher Frequenz an Rechteckspannung?
Hallo,
in einem Labor haben wir unter anderem folgende Schaltung untersucht.
Eine Einweg_Gleichrichterschaltung mit Glättungskondensator.
(10nF)
Als Eingangsspannung wurde eine bipolare Rechteckschwingung verwendet.
Amplitude: 5V.
Freuquenz :1 Mhz
Dann haben wir das ganze an der last (1k , 10k ) mit dem Oszilloskop untersucht.
Ich kann mit dem Ergebnis nichts anfangen.
Ich weiß dass der Blindwiderstand des Kondensator bei hoher Frequenz gegen Null geht. Hier wäre er ca ( 0,06 Ohm)
Was kann man aus dem Verlauf am Oszi erkennen=?
6 Antworten
Meines Erachtens können die "wilden" Schwingungen in Bezug auf die Lade- und Entladevorgänge nur im Zusammenhang mit dem Innenwiderstand des Rechteckgenerators und der nichtlinearen Kennlinie der Halbleiterdiode mittels Differenzialgleichungen erklärt werden.
Bin auf weitere Lösungsvorschläge gespannt.
Gruß, H.
Der Kondensator hat schon eine Funktion. Wenn die Diode in Durchlassrichtung arbeitet, dann wird der Kondensator (etwas) geladen. In der Sperrphase kann sich der Kondensator über den parallel geschalteten Wirkwiderstand auch wieder (etwas) entladen. Neben den bereits gemachten Aussagen bleibt noch die Frage offen, ob vielleicht z. B. noch zusätzlich parasitäre Schwingungen durch HF-Einfluss aus der Umgebung des Versuches entstehen. Auch kann man in diesem Fall nicht einfach den Scheinwiderstand des Kondensators heranziehen, denn es handelt sich bei diesem Versuch um Schaltvorgänge, für die in erster Linie die jeweilige Zeitkonstante die wesentliche Rolle spielt. Etwas übersichtlicher würde sich die Lage gestalten, wenn der Rechteckgenerator nur positive Rechteckimpulse liefern würde und die HL-Diode durch einen entsprechend dimensionierten Wirkwiderstand ersetzt würde. Ich könnte mir vorstellen, dass dann auf dem Oszillograf Rechteckimpulse mit "verschliffenen" vorderen und hinteren Flanken zu sehen wären. Ansonsten kann noch viel spekuliert werden, schließlich arbeitet die Schaltung mit HF.
Nu. der Kondernsator sitzt auf der Gleichspannungsseite, da ist dessen Widerstand ganz anders zu bewerten. Er läd sich auf, dann kommt ein peak, bei der negativen Flank, verursacht durch fie Sperrtätigkeit der Diode, die Sperrschicht muß erstmak von Ladungsträgern geräimt werden und es fliesst kurzzeirig ein Rückstrom. Dann sperrt sie und der Kondensator wird entladen. Es folgt ein kleines Gezappel, wenn es wieder ans leiten geht. Die vielen struppigen Oberwellen kommen aus der Umgebung, wlan, GSM , LED Birnen, ... und haben nix mit der Schaltung zu tun.
Kann man also anschließend sagen dass es eine unsaubere Wechselspannung ist ? Sowie hamburger02 das gesagt hat ?
Eigentlich nicht, es isr eine unsaubere Gleichspannung, schlecht gesiebt, zumindest der Schaltung nach. Der DC Anteil wurde ja ausgefiltert, den sieht man nicht.
Erkennen kann man, dass der Kondensator 500 ns lang entladen und 500 ns lang geladen wird - das passt immerhin zur Rechteckfrequenz 1 MHz.
Ansonsten scheint mir das kein sonderlich sauberer Messaufbau zu sein, sondern ziemlich viele Störungen eingefangen zu haben (die Schwingungen mit ca. 30 MHz entsprechend ca. 30 ns Periode).
Von den angeblich 5 V Rechteckspannung kommen nur ein paar hundert Millivolt am Messgerät an - da hat wohl der Generator zu viel Innenwiderstand.
Hilfreich wäre bei einer Wiederholung des Versuchs, auf dem zweiten Kanal die Spannung vor der Diode, also die Ausgangsspannung des Rechteck-Generators, darzustellen.
Den Satz mit dem Innenwiderstand nehme ich zurück. Ich hatte übersehen, dass die Messung nur den AC-Anteil erfasst - also das, was trotz der Glättung an Wechselspannungsanteil übrig bleibt.
Wäre zumindest interessant, auch die mittlere Gleich-Spannung zu messen.
Da die Schwankung recht groß ist, so um die 10% des DC-Signals, könnte man den Spannungsverlauf auch mit DC-Ankopplung verfolgen.
Man sieht und kann die Qualität der Glättung erkennen. Da du nur eine Amplitude durchlässt. Hast du je nach Frequenz eine bessere oder weniger bessere Glättung.
Diese Schaltung, Rechteckgenerator, Einweggleichrichterschaltung + Glättungskondensator wird z.B. benutzt, um aus einer Gleichspannung zuerst eine Rechteckspannung und dann eine angenäherte Sinusspannung zu machen.
Um aus Gleichstrom sinusförmigen Wechselstrom zu machen, kann man auch einen Gleichstrommotor nehmen, der einen Wechselstromgenerator antreibt. Das ist aber aufwändig und insbesondere bei kleinen Leistungen eine viel zu teure Lösung. Daher macht man das bei kleinen Leistungen mit obiger Schaltung. Mit dem entstehenden Wechselstrom, der zwar keine ideale Sinusform hat, sich ihr aber annähert, könnte man nun einen Wechselstrommotor oder einen anderen Wechseltsromverbraucher antreiben.
Du meinst mit dieser Brummspannung die da ensteht soll eine Wechselspannung erzeugt werden?
Das ist eine Wechselspannung, die zwischen rund 90 mV plus und minus wechselt. Die Oberwellen spielen bei vielen induktiven Verbrauchern auch nicht unbedingt eine große Rolle, die werden einfach glattgebügelt.
Wie müsste der Verlauf denn theoretisch aussehen?
Etwa so dass nur die eine positive Halbwelle zusehen ist?
Der Kondensator hat bei dieser Frequenz doch gar keine Funktion mehr oder.