Was ist der beste Weg, um aus einer Rechteckwelle eine Sinuswelle zu machen?

Gibt es einen anderen besseren Weg, um ohne diesen Spannungsabfall eine reine Sinuswelle aus einer Rechteckwelle zu erhalten?

Nehmen Sie Ihre Rechteckwelle und verwenden Sie einen Phasenregelkreis, um eine Frequenz zu erzeugen, die vielleicht 50-mal höher ist: -

Verwenden Sie dann einen durch die Uhr abstimmbaren Filter wie diesen: -

Geben Sie Ihre Rechteckwelle am Eingang (Vin) ein und Sie sollten am Ausgang eine ziemlich anständig aussehende Sinuswelle erhalten.

Es funktioniert, indem es die Eingangsfrequenz mit der PLL verfolgt – typischerweise beträgt bei einer Eingangsfrequenz von 20 kHz der PLL-Ausgang 1 MHz und dies wird vom LTC1066 verwendet, um seine Grenzfrequenz auf 20 kHz einzustellen. So sieht laut LT der Frequenzgang an den Extremen des Betriebs aus: -

Da eine Rechteckwelle aus ungeraden Harmonischen besteht, benötigen Sie einen steilen Filter, der die dominanteste Harmonische (3.) um viele dB dämpft. Sehen Sie sich das Diagramm für den 800-Hz-Tiefpassbetrieb an. Bei 800 Hz beträgt der Frequenzgang ungefähr 0 dB und bei 2,4 kHz (3. Harmonische) ist die Dämpfung größer als 80 dB (10.000:1).

Eine einfache Möglichkeit, einen Sinus anzunähern: Integrieren Sie in eine Dreieckswelle und "weichen Sie" diese ab. Über die offensichtliche Technik finden Sie viele Schaltungen für die "Umwandlung von Dreiecken in Sinuswellen".

Das Ergebnis ist nicht perfekt, aber die Verzerrung kann unter 1 % liegen.

Hier sind einige , darunter diese elegante JFET-Schaltung.

Wenn Sie die Eingangsfrequenz variieren, besteht eine Schwierigkeit bei diesem Ansatz darin, dass sich die Verstärkung des Integrators umgekehrt zur Frequenz ändert, während alle diese Dreieck-Sinus-Wandler eine konstante Eingangsamplitude benötigen.

Eine mögliche Lösung ist ein Verstärker mit variabler Verstärkung nach dem Integrator oder möglicherweise sogar eine variable Verstärkung, die in den Integrator selbst eingebaut ist (z. B. mit einem VCA wie dem LM13700), der die Verstärkung so variiert, dass die Ausgangsamplitude konstant ist.

Stellen Sie sich einen Sinuswellen-VCO und einen Phasenregelkreis vor. Sie können einen CD4046 für den Phasendetektor verwenden. Hier ist jedenfalls konzeptionell ein spannungsgesteuerter Oszillator, der mit geringfügigen Modifikationen geeignet sein könnte:

Mit einem linearen zeitinvarianten Filter ist dies nicht möglich. Ein solches Filter kennt den Unterschied zwischen einer Harmonischen und einer Grundwelle nicht, es sieht nur eine Frequenzkomponente bei einer bestimmten Frequenz.

Um eine akzeptable Lösung für dieses Problem zu finden, müssen zwei Schlüsselfragen beantwortet werden.

• Wie rein muss die Ausgangswellenform sein?
• Was muss passieren, wenn sich die Eingangsfrequenz ändert? Wie viel Übergangszeit ist akzeptabel? Welche Outputs sind während der Übergangszeit akzeptabel?

Ein noch nicht erwähnter Ansatz wäre die Verwendung eines Filters gefolgt von einer automatischen Verstärkungsregelschaltung. Wenn die Spannung abfällt, erhöht die AGC sie wieder. Für eine größere spektrale Reinheit (aber auf Kosten langsamerer Reaktionszeiten) könnten ein zweiter Filter und AGC hinzugefügt werden.

Ich würde erwarten, dass alle analogen Ansätze Einschwingzeiten von mindestens mehreren und wahrscheinlich vielen Zyklen nach einer Änderung der Eingangsfrequenz haben. Wenn das nicht akzeptabel ist, würde ich nach einem digitalen Ansatz suchen, bei dem ein FPGA (mit einem schnellen Haupttakt) die Eingangszyklusperiode misst und diese Messungen verwendet, um eine Wellenform zu erzeugen, die einem DAC zugeführt wird.

Ich bin mir nicht sicher, welche Schaltung Sie verwenden, aber für mich klingt es nach einem Joule-Dieb. Diese Dinge ändern die Frequenz mit der Last in etwa den Bereichen, von denen Sie sprechen. Um etwas billiges zu bauen, das funktioniert, besorgen Sie sich eine einstellbare Drossel mit 100 Ohm (?) Watt. Verbinden Sie ein Ende der Drossel mit einer Seite des Ausgangs und das andere Ende mit Ihrer Last. Wickeln Sie nun den anderen Ausgangsdraht in die gleiche Richtung wie die Drossel (x) mal. Dadurch wird ein einfacher, manuell einstellbarer Filter erstellt. Wenn Sie dies mit einer bestimmten Last verwenden, stimmen Sie es einfach ab, bis es mit einer Glühbirne gleicher Wattzahl am besten funktioniert. Die Abstimmung könnte mehr Wicklungen um den Choke erfordern. Ich würde mit etwa 10 beginnen. Wenn Sie einen Drehkondensator haben, können Sie die Wicklung der Drossel löschen. Sie könnten sogar Ihren eigenen Choke aus kleinem emailliertem Eisendraht herstellen und ihn in ein paar Schichten um einen Bolzen wickeln. Fügen Sie dann einfach einen drahtgewickelten Widerstand in Reihe hinzu, um den Gesamtwiderstand auf etwa 100 Ohm zu bringen. Auch dies ist sicherlich keine perfekte Lösung, würde aber faire Ergebnisse liefern, es ist kostengünstig und einstellbar.

Ich würde sagen, dass sowohl die PLL- als auch die Dreieckswellenumwandlung vielleicht nur ein bisschen übertrieben sind. Versuchen Sie es mit aktiven Tiefpass-RC-Filtern (dh OP AMP mit etwas C in der Rückkopplung), um die ersten Harmonischen abzuschneiden (eine für 2 kHz und eine für 40 kHz). Sie sollten sicherstellen, dass Ihre ursprünglichen Frequenzen nicht gedämpft werden (Gain=1).

Ich muss sie in eine Sinuswelle der entsprechenden Grundfrequenz umwandeln.

Sinuswellen einer bestimmten Frequenz haben keine konstanten "Harmonischen", es ist nur eine Sinuswelle (t), eine ±-Welle.

Sie können (visuell) einen ziemlich guten Sinus erhalten, indem Sie Ihre Rechteckwelle mit einem Bandpass filtern (zwei Filter nacheinander – Tiefpass und Hochpass wahrscheinlich mit nicht sehr niedrigem Q). Tatsächlich wird die untere Grenze des Bandpasses (Hochpass) nur benötigt, um eine konstante Amplitude zu filtern.

Nach dem Filtern müssen Sie Ihrer Sinuswelle bei Bedarf möglicherweise eine gewisse Amplitude hinzufügen.

Außerdem benötigen Sie einen Filter mit 4. und höherer Ordnung. Schließlich denke ich, dass es sich lohnt, nach anderen Methoden zu suchen.