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21/11/2011 #1


Problema con comparador de fase
Hola
Primeramente felicitaros por este foro, que aunque soy nuevo me ayudo bastante aunque nunca me atrevi a comentar nada.
Necesito ayuda con un proyecto que tengo entre manos (en una parte tengo que hacer un detector de fase. a la entrada tengo 2 señales senoidales(de amplitud variable entre 1V y 5V) de la misma frecuencia y desafasadas. Paso cada una de estas señales por un comparador de voltaje y luego por una puerta XOR. El sistema funciona bien pero tiene un problema y es ahí donde necesito ayuda.
La señal de salida de los comparadores, para la misma frecuencia, depende de la amplitud de entrada. En la 2ª imagen puede verse que la salida del comparador es distinta para una amplitud de 1V y de 4V. ¿ Hay alguna manera de conseguir que la salida no depende de la amplitud, o utilizan un amplitficador variable para reducir la amplitud de la señal de entrada automaticamente a un valor fijo??
Es que no se me ocurre como, tengo bastante experiencia en circuito digitales pero en analogica estoy bastante pez.
Gracias de antemano.
21/11/2011 #2

Avatar de Virtroon

Hola jcc18,

Los comparadores no tienen porque verse afectados por la amplitud de la onda senoidal, si fueran ideales.
Vi en tu simulación que estas usando una onda senoidal de 10 MHz, es muy posible que el comparador no responda tan rapido a esa frecuencia y esta al limite de su capacidad.
De por si 10 Mhz es mucho para este tipo de comparadores, segun veo en el datasheet hay un grafico que muestra el tiempo de subida en microsegundos y al parecer se ve afectado por la amplitud de la señal.

Si necesitas trabajar con frecuencias tan altas, lo mejor que se me ocurre son transistores en vez de comparadores.

Saludos...
22/11/2011 #3


Muchas Gracias.
Estuve toda la tarde dandole vuelta y no me habia fijado en la gráfica. La frecuencia no puedo tocarla, es má suna vez diseñado el circuito y comprobado que funciona tengo que rediseñarlo para frecuencias mayores.
Al final lo más facil fue colocarle dos diodos en paralelo para recortar la señal de entrada, ya que el valor de la amplitud no me interesaba para nada.
22/11/2011 #4


jcc18 dijo: Ver Mensaje
Hola
Primeramente felicitaros por este foro, que aunque soy nuevo me ayudo bastante aunque nunca me atrevi a comentar nada.
Necesito ayuda con un proyecto que tengo entre manos (en una parte tengo que hacer un detector de fase. a la entrada tengo 2 señales senoidales(de amplitud variable entre 1V y 5V) de la misma frecuencia y desafasadas. Paso cada una de estas señales por un comparador de voltaje y luego por una puerta XOR. El sistema funciona bien pero tiene un problema y es ahí donde necesito ayuda.
La señal de salida de los comparadores, para la misma frecuencia, depende de la amplitud de entrada. En la 2ª imagen puede verse que la salida del comparador es distinta para una amplitud de 1V y de 4V. ¿ Hay alguna manera de conseguir que la salida no depende de la amplitud, o utilizan un amplitficador variable para reducir la amplitud de la señal de entrada automaticamente a un valor fijo??
Es que no se me ocurre como, tengo bastante experiencia en circuito digitales pero en analogica estoy bastante pez.
Gracias de antemano.

Si lo que necesitas es saber el valor del ángulo de desfase entre ellas nesitarás conocer las amplitudes instantaneas de ambas, entonces y por trigonometría puedes cálcular la diferencia de fase entre ellas.
Esto requiere de circuitos de "Muestro y Retención" y un convertidor AD

Si llevas las dos señales a la misma amplitud y las Restas/Sumas la tensión resultante será proporcional al desfase entre ellas... Sen^-1(Tensión) = grados de desfase.

Hace muchos años que no utilizo estos cálculos, pero creo recordar que era algo así.

Saludos.
22/11/2011 #5

Avatar de Virtroon

jcc18 dijo: Ver Mensaje
Muchas Gracias.
Estuve toda la tarde dandole vuelta y no me habia fijado en la gráfica. La frecuencia no puedo tocarla, es má suna vez diseñado el circuito y comprobado que funciona tengo que rediseñarlo para frecuencias mayores.
Al final lo más facil fue colocarle dos diodos en paralelo para recortar la señal de entrada, ya que el valor de la amplitud no me interesaba para nada.
Hola, lo de los diodos es una solución muy ingeniosa para asegurar la amplitud.

Aun así, si quieres que el mismo circuito funcione a frecuencias más altas podrías tener los mismos problemas con el comparador y no obtener un pulso a la salida, si no más bien un trapezoide.

Saludos ...
23/11/2011 #6


Virtroon dijo: Ver Mensaje
Hola, lo de los diodos es una solución muy ingeniosa para asegurar la amplitud.

Aun así, si quieres que el mismo circuito funcione a frecuencias más altas podrías tener los mismos problemas con el comparador y no obtener un pulso a la salida, si no más bien un trapezoide.

Saludos ...
Sí, pero... en señales cuadras no tiene sentido hablar de desfases.
Los Comparadores de Fase digitales realizados a partir de puertas XOR dan un pulso de duración variable dependiendo de la coincidencia de las dos señales en las entradas, integrando estos pulsos obtienemos una tensión continua y variable proporcional a la duración de este pulso, pero no obtenemos información (en grados) del desfase entre las dos señales.
Con ondas senosuidales de la misma frecuencia si tiene sentido hablar de desfase entre ellas.

Otra cuestión que no me ha quedado clara es lo que pide el compañero jcc18..¿Necesita saber el desfase en grados? o solo una indicación del desfase...

Saludos.
23/11/2011 #7

Avatar de Virtroon

EB4GBF dijo: Ver Mensaje
Sí, pero... en señales cuadras no tiene sentido hablar de desfases.
Los Comparadores de Fase digitales realizados a partir de puertas XOR dan un pulso de duración variable dependiendo de la coincidencia de las dos señales en las entradas, integrando estos pulsos obtienemos una tensión continua y variable proporcional a la duración de este pulso, pero no obtenemos información (en grados) del desfase entre las dos señales.
Con ondas senosuidales de la misma frecuencia si tiene sentido hablar de desfase entre ellas.

Otra cuestión que no me ha quedado clara es lo que pide el compañero jcc18..¿Necesita saber el desfase en grados? o solo una indicación del desfase...

Saludos.
Bueno, si hay dos señales senoidales, cada una las pasar por un comparador (comparado con tierra) para volverlas cuadradas y luego utiliza una compuerta XOR, la duración del pulso resultante indicará el desfase. Si uno utiliza un micro para medir el tiempo del pulso puede saber el desfase en grados con una regla de tres.

Creo que lo que quiere hacer es un PLL, saludos...
23/11/2011 #8

Avatar de Gudino Roberto duberlin

Hola Amigo, una forma sencilla de lo que pretendes realizar es la sig:
1ro. cada señal de entrada debes amplificarla hasta saturarla con el fin de llevarla a valores aptos para utilizar como señal digital. Una vez conseguido esto cada señal la aplicas a sendos contadores con la finalidad de obtener submultiplos de estas, por ejem. 8/16/32 etc. al obtener dos señales de menor fcia. sera mas sencillo compararlas.
Otro dato a destacar resulta ser que a menor fcia. de señal tratada, mayor sera el tiempo en respuesta que pretendes obtener.
24/11/2011 #9


Hola

Lo que necesito a la salida es un tensión proporcional al desfase entre las entradas, por eso utilizo este sistema. Al usar los comparadores y la puerta XOR obtendo un pulso cuya longitud el proprocional al desfase, y al final lo paso por un filtro RC para obtener el voltaje proporcional al desfase.

Con este sistema consigo una relación lineal entre la tensión y el desfase con una sensibiliidad de 10mV/º para una alimentación de la puerta de 3.3V.

De momento el circuito funciona bien hasta una frecuencia máxima de 50Mhz (no pude probar más porque el generador de funciones del que dispongo no da para mas).

Sal2 y gracias a todos por vuestras sugerencias.
07/02/2014 #10


jcc18 dijo: Ver Mensaje
Hola

Lo que necesito a la salida es un tensión proporcional al desfase entre las entradas, por eso utilizo este sistema. Al usar los comparadores y la puerta XOR obtendo un pulso cuya longitud el proprocional al desfase, y al final lo paso por un filtro RC para obtener el voltaje proporcional al desfase.

Con este sistema consigo una relación lineal entre la tensión y el desfase con una sensibiliidad de 10mV/º para una alimentación de la puerta de 3.3V.

De momento el circuito funciona bien hasta una frecuencia máxima de 50Mhz (no pude probar más porque el generador de funciones del que dispongo no da para mas).

Sal2 y gracias a todos por vuestras sugerencias.

Hola Jcc18

Quisiera saber como calculaste el filtro para que tuvieras unas señal proporcional? Y la compuerta XOR la implementaste fisicamente o por medio de programación?

Gracias
Respuesta
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