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2020-02-11T20:16:05Z

Halbgeviertstrich, Kleinkram

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'''Frequenz-Spannungs-Umformer''' bzw. '''Frequenz-Spannungs-Wandler''' formen die [[Frequenz]] einer stetigen [[Wechselspannung]] oder einer [[Rechteckschwingung]] in eine frequenzabhängige oder sogar dazu proportionale [[Gleichspannung]] um. Das Gegenstück ist ein [[Spannungs-Frequenz-Umformer]].

== Realisierung ==
[[Datei:Frequenzverdoppler mit XOR.png|miniatur|Frequenzverdopplung eines Rechtecksignals. Die Breite der Nadelimpulse entspricht dem Produkt RC. Der Mittelwert der Ausgangsspannung ist proportional zur Frequenz.]]

Zur Frequenz-Spannungs-Umformung gibt es unter anderen folgende Möglichkeiten:
#Verwendung eines [[demodulator#Frequenzmodulation (FM)|Frequenzdemodulators]] (üblicherweise nicht als Frequenz-Spannungs-Umformer bezeichnet)
#Hintereinanderschalten eines mit der Frequenz getriggerten [[Monoflop]]s und eines [[Tiefpass]]es
#Erzeugung von Impulsen definierter Länge mit einem [[Exklusiv-Oder-Gatter]] nach jeder Rechteckflanke und angeschlossenem Tiefpass (Mittelwertbilder)
#Benutzen eines [[Frequenzzähler]]s und angeschlossenen [[Digital-Analog-Umsetzer]]s (mittels eines dazu ausgestatteten [[Mikrocontroller]]s)
#Betrieb eines [[Spannungsgesteuerter Oszillator]] (VCO) in einer [[Phase-locked loop]] (PLL), die die Steuerfrequenz mit der Frequenz des VCO vergleicht: die Steuerspannung des VCO ist die gesuchte Analogspannung

Insbesondere für niedrige Frequenzen, zur Motorsteuerung oder in Frequenz- und [[Drehzahlmesser]]n werden die Varianten 2 und 3 benutzt. Dabei wird die Eingangsspannung zunächst auf einen Schwellwertschalter ([[Schmitt-Trigger]]) geleitet, um aus einer Schwingung mit nicht ausreichend steilen Schaltflanken eine Rechteckspannung mit hoher [[Flankensteilheit]] zu gewinnen.

Bei Variante 2 wird mit ''einer'' der Schaltflanken des Rechtecksignales ein [[Monoflop]] getriggert, dessen Einschaltdauer unterhalb der kürzesten Periodendauer der Eingangsfrequenz liegt.

Bei Variante 3 erzeugt ein Exklusiv-Oder-Gatter Impulse von konstanter Breite mit der ''doppelten'' Eingangsfrequenz, was die nachfolgende Mittelwertbildung beschleunigt.

Die [[Puls (Elektrotechnik)|Impulsfolge]] wird auf einen Tiefpass geleitet, der daraus den [[Gleichwert]] bildet. Dieser ist über den [[Tastgrad]] ein zur Eingangsfrequenz proportionales Signal. Ein Nachteil der beiden Verfahren ist die [[Restwelligkeit]]; wenn sie klein sein soll, muss die Trägheit groß gemacht werden: Der Tiefpass muss eine wesentlich kleinere Grenzfrequenz besitzen als die Eingangsfrequenz. Abhilfe bietet ein Tiefpass höherer Ordnung.

== Anwendung ==
* [[Drehzahlmesser]], [[Tachometer]], analog ausgebende Frequenzmesser
* Drehzahl- und Motorregelung (Signal von einem [[Inkrementalgeber]] oder vom Motor selbst)

== Literatur ==
* Rainer Felderhoff: ''Elektrische und elektronische Messtechnik. Grundlagen – Verfahren – Geräte und Systeme.'' 8. Auflage. Carl Hanser Verlag, München 2007, ISBN 978-3-446-40571-4.
* Herbert Bernstein: ''NF- und HF-Messtechnik.'' Messen mit Oszilloskopen, Netzwerkanalysatoren und Spektrumanalysator., Springer Vieweg Verlag, Wiesbaden 2015, ISBN 978-3-658-07377-0.
* Kurt Bergmann: ''Elektrische Messtechnik''. Elektrische und elektronische Verfahren, Anlagen und Systeme; 5. Auflage, Friedrich Vieweg & Sohn Verlag, Braunschweig 1993, ISBN 978-3-528-44080-0.

[[Kategorie:Signalverarbeitung]]
[[Kategorie:Elektronische Schaltung]]

Frequenz-Spannungs-Wandler - Versionsgeschichte

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