Antriebssystem für höchste Geschwindigkeiten - Bergische ...

4. Signalgewinnung und Signalaufbereitung 40
4.1.1 Probleme bei der Nulldurchgangserkennung
Die sichere Erkennung des Nulldurchgangs von sinusförmigen Wechselgrößen
wird durch mehrere dem Signal überlagerte Störgrößen erschwert.
Bild 4.4 zeigt eine einfache Schaltung zur Erkennung eines Nulldurchgangs.
Das Eingangssignal wird mittels Komparator mit einer Referenzspannung
verglichen. Zur Erkennung eines Nulldurchgangs wird als Referenz
die Signalmasse verwendet. Das Ausgangssignal entspricht in seiner
Polarität der Polarität des Eingangssignals.
Nichtideales
Eingangssignal
+
-
Nichtidealer
Vergleicher
Ausgangssignal
mit Störungen
Bild 4.4: Prinzip der Nulldurchgangserkennung mit Komparator
Eine grundlegende Störgröße ist die durch den Detektor selbst eingebrachte
Verschiebung des Nulldurchganges mittels Eingangsoffsetströmen
sowie Temperaturdrift des Differenzeinganges. Diese Störgröße
kann durch sorgfältige Bauteilauswahl minimiert werden.
Das Rauschen der aktiven Schaltungskomponenten und dem Signal überlagerte
Störsignale führen grundsätzlich zu einer Mehrfacherkennung des
Nulldurchganges. Bild 4.5 zeigt dieses Verhalten. Bei Komparatoren mit
digitalen Ausgängen entsteht durch die hohe Schaltgeschwindigkeit der
Ausgangsstufe eine weitere Störgröße. Die schnellen Schaltflanken können
über parasitäre Kapazitäten direkt oder über die Impedanz der Versorgungsspannung
selbst bei einem guten Layout indirekt in die Eingangsstufe
einkoppeln.
Bei Signalen konstanter Frequenz kann durch aktive Filtermaßnahmen
eine hohe Unterdrückung von Störsignalen ohne Einbringung von Phasenfehlern
erzielt werden [43]. Bei Signalen variabler Frequenz ist in der
Regel eine Störunterdrückung nur durch passive Filterung möglich. Dies
hat jedoch immer einen Phasenfehler durch die Laufzeit des Filters zur
Folge und ist nicht erwünscht.