Versuche zum Ultraschall-Demodulator
von Norbert Renz
Bild 1
Unter den LM324-Anwendungen 2
hat Heinz D. eine Schaltung vorgestellt, welche eine Demodulation eines
70kHz Signals, durch Erzeugung einer Schwebungsfrequenz im Hörbereich,
vorschlägt. Ich habe eine solche Schwebung mit realen Signalen
nachgestellt und oszillographiert (Bild 1). Die Differenzpannung ist
das was der OP, der als Komparator arbeitet, am Eingang sieht.
Auffällig sind besonders die Totzonen, in denen der OP sozusagen nicht
weiss, was er tun soll. Die Verhältnisse sind undefiniert und wenn eine
Demodulation stattfinden sollte, dann eher zufällig und nicht
nachbausicher. Für den realen Fall, also bei halbwegs idealen
Verhältnissen, ist aus dem Bild ersichtlich, dass bei einer Schwebung
das Originalsignal noch vorhanden ist und lediglich die Pulsbreiten
moduliert werden. Das heisst, dass die Schwebung nicht hörbar ist. Es
wird nur die Amplitude der HF moduliert. Es spielt auch keine Rolle, ob
die Spannungen addiert oder subtrahiert werden.
Die Schwebung
darf auch nicht mit einer echten Demodulation (Mischung) durch
Multiplikation der Signale verwechselt werden. Siehe Bild 2, ebenfalls
mit realen Signalen am Oszilloskop gemessen. Hier entsteht ein echtes
Signal, und die Totzonen fehlen hier auch. Für einen Schalt-Mischer
reicht ein OP allerdings nicht aus.
Bild 1
Es
ist also nach eine Möglichkeit zu suchen, eine sichere Demodulation zu
bewerkstelligen. Da ein Addierer auch ohne OP mit zwei Widerständen
gemacht werden kann, wird der vierte OP aus dem Bastelkalender wieder
frei. Durch eine künstliche Offsetspannung lässt sich erreichen, dass
der freie OP das Summensignal (= Schwebung) nun in eine PWM umwandeln
kann. Siehe Bild 3. Unten ist das PWM-Signal am Ausgang abgebildet.
Alle Berechnungen der Signale wurden direkt auf dem Digital-Oszilloskop
generiert. Die Addition wurde am Oszilloskopeingang mit zwei
Widerständen realisiert. Die Signale stammen von Funktionsgeneratoren.
Bild 3
Bild
4 zeigt den zugehörigen Schaltungsvorschlag. Wird die Schwelle
möglichst knapp eingestellt, lassen sich auch noch
Lautstärkeunterschiede wahrnehmen, da die Schaltung dann auch noch mit
Einganssignalen funktioniert, welche den Signalverstärker nicht in die
Sättigung treiben. Selbstverständlich muss der OP-Komparator noch
schnell genug sein, um den Signalen folgen zu können.
Bild 4