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Forum: Analogelektronik und Schaltungstechnik Probleme mit aktivem Bandpass-Filter

Autor: reflection (Gast)
Datum: 04.07.2008 15:43
Dateianhang: Filter.gif (8,4 KB, 99 Downloads)
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Salu zusammen

Ich habe ein Problem :o)

Folgendes: Ich habe eine IR LED welche mit einer Frequenz (Rechteck) von
5kHz sendet. Habe ich mit dem KO gemessen und funktioniert.
Im Anhang seht ihr die Auswertungssschaltung, also die IR-Diode. Wenn
ich nach dem 1. OP messe, sehe ich das Signal und es stimmt auch.
Amplitude ca. 4V. So, messe ich nun nach dem 33k Widerstand, sehe ich
nichts mehr. Fehler beim Schaltungsaufbau kann ich ausschliessen, habe
es zig mal kontrolliert. Denke es liegt an der Dimensionierung von R4,
welcher ja lediglich 180R ist. Das wäre ja dann ein Spannungsteiler von
33k zu 180R.

Wie macht man das nun. Ich habe die Werte der Widerstände und C's mit
einem Filtereditor berechnet udn solange probiert bis ich mit E24 Werten
möglichst nahe dran war. Die Schaltung soll mit so wenig Bauteilen wie
möglich auskommen

Eckdaten: fc = 5kHz, Bandbreite ca. 500Hz

Wie erreiche ich das ohne alles über den Haufen zu werfen. Geht das
überhaupt so? Wie kann ich sicherstellen, das der "nur" Filtert und
nicht auch noch an der Amplitude rumbastelt. Das Tool gab mir aus, das
der Gain = 1 ist. Das wäre ja weder eine Verstärkung noch eine Dämpfung,
aber trotzdem kommt halt nichts mehr hinten raus.

Wäre echt toll wenn ihr mir bei der Berechnung des Filters helfen
könntet.

Gruss reflection
Autor: Hubert G. (hubertg)
Datum: 04.07.2008 18:51

Die Werte sollte schon stimmen, wie sieht es mit der Stromversorgung
aus?
Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum: 04.07.2008 19:08

Ich sehe da gerade das du einen LM324 nimmst . Folgendes entweder hast
du eine +- Versorgung fuer die OPS oder du legst den + Eingang ueber
einen Spannungsteiler auf UB/2  also quasi eine Symetrische Versorgung.

Das mit dem Spannungsteiler 33K zu 180 Ohm ist korrekt. Das Verhaeltnis
muss so sein damit die Guete und Resonanzfrequenz des Filters stimmt.
Was du allerdings bedenken must dabei ist das die Leerlaufverstaerkung
des OPs bei der Resonanzfrequenz groesser ist als 2*Q^2.

Also deine Filterguete ist ja  fr/B = 5000 / 500 = 10

Daraus folgt das die Verstaerkung des OPs bei 5KHz noch mindestens

2 *10 *10 = 200 Betragen muss. Besser ist es das er dort noch mehr
Reserve hat.

Laut Datenblatt hat der LM324 bei 5KHz rund 40 dB (100 fach)
Verstaerkung. Das ist zu wenig fuer deinen Zweck. Besser du nimmst fuer
sowas einen TL084
OP der hat bei der Frequenz rund 50dB (316 fach) Verstaerkung.

Gruss Helmi
Autor: Uwe Nagel (ulegan)
Datum: 04.07.2008 19:08

Schaltung sollte eigentlich gehen. Hinter dem 33k Widerstand wird nicht
viel zu erkennen sein, der Filterausgang ist ja schliesslich hinter dem
OP. Allerdings ist der LM324 in dieser Anwendung ziemlich am Ende. Die
Leerlaufverstärkung muss in dieser Schaltung grösser als 2*Q² bei der
Mittenfrequenz des Filters sein. Die Güte Q=F0/B=5000Hz/500Hz=10 . Also
Verstärkung grösser 200 bei 5kHz macht ein
Verstärkungs-Bandbreite-Produkt von grösser 1MHz.
Benutzt du eine doppelte Versorgungsspannung?
Autor: T. H. (pumpkin) Benutzerseite
Datum: 04.07.2008 19:11

Mmmh, fix nachgrechnet:

f_r = \frac{1}{2 \pi C} \cdot \sqrt{ \frac{R_5 + R_4}{R_5 R_{11} R_4} } = 4.561kHz

A_r = \frac{R_{11}}{2 R_5} = -1.0303

B = \frac{1}{\pi R_{11} C} = 468.103Hz

C:=C_2=C_3
Scheint soweit zu passen.
Autor: reflection (Gast)
Datum: 05.07.2008 18:07

Hallo zusammen

ich speise den LM324 mit +5V einseitig. am OP Ausgang tut sich dann eben
auch rein gar nichts (0V gerausche) Aber selbst wenn der OP nicht die
benötigte Verstärkung aufweist müsste doch irgendwas da hinten
rauskommen, oder sehe ich das jetzt völlig falsch?

Gruss reflection
Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum: 05.07.2008 18:38

Ich kann dich nur auf meinem ersten Post verweisen


>Ich sehe da gerade das du einen LM324 nimmst . Folgendes entweder hast
>du eine +- Versorgung fuer die OPS oder du legst den + Eingang ueber
>einen Spannungsteiler auf UB/2  also quasi eine Symetrische Versorgung.

Gruss Helmi
Autor: reflection (Gast)
Datum: 07.07.2008 16:55
Dateianhang: 1.gif (11,3 KB, 41 Downloads)
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Hallo zusammen

Nun habe ich besagten Spannungsteiler am OP+ Eingang gemacht (2x10k).
Schema habe ich angehängt.

So, nun tut sich doch schonmal was, auch wenn ich daraus absolut nicht
schlau werde :o) Vielleicht liegt das aber nun an der, wie ihr ja gesagt
habt, fehlenden Verstärkung. Wollte aber trotzdem nochmal nachfragen.

Also wenn ich nun hinter dem 2.OP messe sehe ich so etwas ähnliches wie
einen Sinus mit DC-Offset. Am Ausgang habe ich dann ca. 2.5V und wenn
ich nun IR Licht auf meine Diode gebe, ändert sich der Pegel am Ausgang
um ca. 0.6V Sprunghaft. Also so auf vielleicht 3.1V. Kommt mir doch
alles ein wenig komisch vor :o) Weiss nun nicht genau wie ich vorgehen
soll. Meint ihr das liegt nur an der Verstärkung oder ist da noch was
anderes im Argen?

Gruss und merci für die bereits gegebenen Tipps

reflection
Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum: 07.07.2008 17:28

+ von deinem ersten OP und Anode von der Diode muessen auch auf UB/2
R8 am besten mit 1uF ueberbruecken.

Gruss Helmi

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