www.mikrocontroller.net

Forum: Analogelektronik und Schaltungstechnik Tiefpassfilter achter Ordnung

Autor: Manfred Schön (mandinice)
Datum: 31.08.2008 16:30

Hallöchen

Ich möchte einen Tiefpassfilter achter Ordnung aufbauen.

Ich muss ein Signal mit 4-8kHz und leider nur einigen Millivolt aus
einer Signal von 134kHz rausfiltern.

Dazu möchte ich mit einem Vierfach-OPV  vier Stufen mit je zweifacher
Ordnung aufbauen. Als Schaltung verwenden ich die Sallen-Key ( aus dem
Tietze Schenk* )

Die Print wird dann automatisch bestückt. Daher möchte ich , dass alle
Kondensatoren und auch alle Widerstände möglichst den gleichen Wert
haben.

Also ich möchte nicht jede Stufe extra berechnen und andere Bauteilwerte
einsetzen.

Gibt es ein Problem, wenn ich jede Stufe gleich aufbaue?

Mit der Software "RFSim99" arbeitet der Filter als Simulation
einwandfrei, so wie ich es will.
Ob der Filter nun Bessel, Tschebyscheff, Sepp oder Hans heist ist mir
eigentlich egal.
Ich möchste ja nur ein sehr schwaches Signal mit einer niedrigen
Frequenz aus starken Signal mit hoher Frequenz rausfiltern !

Vielen Dank für Eure Hilfe

hmg
Mandi
* Anzeige-Link
Antwort
Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
Datum: 31.08.2008 17:05

>von 134kHz rausfiltern.

Hat das was mit powerline-communcation zutun?

Wenn ja: fertigen IC nehmen.

Wenn nein:
>achter Ordnung aufbauen
analog? viel spaß
Autor: Schwurbl (Gast)
Datum: 31.08.2008 17:12

Nein. Er möchte einen 4105 FDX-B Transponder lesen.
Autor: Manfred Schön (mandinice)
Datum: 31.08.2008 17:16

Hallöchen

Hat was mit RFID zu tun.

Fertigen IC der das kann was meine Schaltung kann gibt es nicht !



>>achter Ordnung aufbauen
>>analog? viel spaß

Könnt' schon sein ;-)

Aber mir geht es ja nicht um genaue Grenzfrequenz und Phaseverschiebung.
 und ohne zusätzlicher Verstärkung.
Ich will ja nur ein Signale rausfiltern.

Sollte daher nicht gar zu wild sein.


hmg
Mandi
Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
Datum: 31.08.2008 17:22

>4-8kHz
>134kHz

Mal was andere: Warum muss das 8.Ordnung sein?

Der Abstand der Frequenzen ist doch groß genug...
Autor: Steffen (Gast)
Datum: 31.08.2008 17:28

Nimm ein fertigen Filter IC mit z.B. 4 Filter 2.Ordnung in
Kettenschaltung.
Nicht das du auf Idee kommst 4 diskrete OPVs zu verwenden.
Autor: Manfred Schön (mandinice)
Datum: 31.08.2008 18:02

Hallo Matthias Lipinsky

Es könnte auch sechter Ordnung reichen. Aber es gibt keine dreifach
OPV's !
Also warum nicht gleich achter Ordnung.

Und das benötigte Signal ist extrem Schwach gegenüber der Signal mit der
zweiten Frequenz.

Hallo Steffen

Es gibt auch fertige IC's mit 8-ter Odrnung. Aber die haben wieder eine
ripple am Ausgangssignal.

Und die IC's mit 2 * 4-ter Ordnung sind mir zu groß.

Des weiteren möchte ich nur IC's einsetzen für die ich in 20 Jahren auch
noch passenden Ersatz bekommen.

Wer garantiert mir, dass es die Filter IC's noch geben wird.
OPV's gibt es auch in 100 Jahren noch.

Ausserdem geht es um die Lieferbarkeit der Teile. OPV's krieg ich immer.
Spezial IC's haben oft lange Leiferzeiten.

hmg
Mandi
Autor: Steffen (Gast)
Datum: 31.08.2008 19:17

Was haben die ?
Autor: Manfred Schön (mandinice)
Datum: 31.08.2008 19:27

Hallöchen


>> Was haben die ?

Bezieht sich dass auf "Aber die haben wieder einen ripple am
Ausgangssignal."  ?


Der MAX293  ist ein Tiefpassfilter achter Ordnung und arbeitet als
Switched-Capacitor-Filter.
Durch die Schaltvorgänge ensteht ein leichter ripple am Ausgang der
wieder extra rausgefiltert werden müsste.

hmg
Mandi
Autor: Manfred Schön (mandinice)
Datum: 02.09.2008 09:02

Hallöchen

Habe gestern mal den Filter auf meinem Steckbrett aufgebaut.
4 Stufen zweiter Ordnung nach Sallen-Key.

Am Ausgang hatte ich ein leichtes Schwingen mit 30mVpp.

Das ist für meine Anwendung unbrauchbar.

Liegt das Schwingen nun am Aufbau auf dem Steckbrett ?

Oder bekomme ich das Schwingen auch auf einer Print nicht weg ?

hmg
Mandi
Autor: Falk Brunner (falk)
Datum: 02.09.2008 09:45

@Manfred Schön (mandinice)

>Liegt das Schwingen nun am Aufbau auf dem Steckbrett ?

Kann sein.
Kann aber auch ein Messproblem sein. Wie misst du?

>Oder bekomme ich das Schwingen auch auf einer Print nicht weg ?

Meine Glaskugel sagt, "Es kommt drauf an. . . "

MFg
Falk
Autor: Manfred Schön (mandinice)
Datum: 02.09.2008 09:58

Hallöchen

>>Liegt das Schwingen nun am Aufbau auf dem Steckbrett ?

>>Kann sein.
>>Kann aber auch ein Messproblem sein. Wie misst du?

Wenn ich mit dem Oszi gegen die Versorgungsspannungen messe und wenn ich
gegen Masse messe, habe ich keinen Schwingen drauf.

Wenn ich zwischen den einzelnen Stugen und am Ende der Schaltung messen.
Wird von gegen Ende der Schaltung das Schwingen immer "chaotischer".

>>Oder bekomme ich das Schwingen auch auf einer Print nicht weg ?
>>Meine Glaskugel sagt, "Es kommt drauf an. . . "

Das ist jetzt die Frage ?

Ich brauche auf jedenfall einen steilflankigen Filter bei dem am Ausgang
wirklich nur das Signal rauskommt, was rausgefiltert werden soll.


Was haltet Ihr vom MAX293 ?
Wäre der Teile für diese Anwendung zu empfehlen ?

Ich möchte aber eingentlich keine Spezial-IC's verwenden -
Verfügbarkeit, Lieferzeit - Auslaufmodelle .....


mgf
Mandi
Autor: Dieter Stotz (bulova)
Datum: 02.09.2008 10:52

Mandi,

wie hoch soll eigentlich die Dämpfung des hochfrequenten Signals
gegenüber 8 kHz sein? Danach bemisst man dann ein Filter. Ich könnte mir
vorstellen, dass bei diesem großen Frequenzabstand auch ein passiver
Tiefpass gute Ergebnisse liefert.

Dieter
Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum: 02.09.2008 10:59

Ist auf dem Steckbrett auch ein Abblockkondensator uber die
Versorgungsspannung ?

Gruss Helmi
Autor: Manfred Schön (mandinice)
Datum: 02.09.2008 11:34

Hallöchen

@Dieter Stotz

Die Dämpfung soll so hoch als möglich sein.
20 dB/Dekade sind bei weitem zuwenig
60 dB/Dedkade wären schon recht.

Ich denke ein LC-Glied ist nichts dafür.


@Helmut Lenzen

Je 1uF Cer von Plus und Minus-Versorgung gegen Masse.

hmg
Mandi
Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum: 02.09.2008 11:42

@Manfred

Kannst du mal die Bauteilwerte und den verwendeten OP nennen.

Gruss Helmi
Autor: Falk Brunner (falk)
Datum: 02.09.2008 11:53

@Manfred Schön (mandinice)

>Die Dämpfung soll so hoch als möglich sein.

Das ist unbezahlbar, per Definition. Nenn mal ein paar Zahlen. Und wenn
möglich, den Hintergrund der Anwendung.

>20 dB/Dekade sind bei weitem zuwenig

Einpoliger Filter.

>60 dB/Dedkade wären schon recht.

Dreipoliger Filter.

>Ich denke ein LC-Glied ist nichts dafür.

Das ist ein zweipoliger Filter, kann man kaskadieren.

MFG
Falk
Autor: Manfred Schön (mandinice)
Datum: 02.09.2008 12:19

Hallöchen

@Falk Brunner

Ein einpoliger Filter hat 6 dB/Dekade ?
 ( = RC-Glied )

Ein LC-Glied hat 12 dB/Dekade.

Ein Filter 8-ter Ordnung hätte dann 48dB.
Und sowas in der Richtung stell' ich mir vor.


>> Und wenn möglich, den Hintergrund der Anwendung.

Es geht um ein amplitudenmoduliertes Signal.
Der Träger hat 134kHz und das Signal 4-8 kHz.
Das Signal ist leider extrem schwach !
Genaue Zahlen hab' ich keine. Aber je besser der Filter umso besser.

hmg
Mandi
Autor: Manfred Schön (mandinice)
Datum: 02.09.2008 12:22
Dateianhang: Filter.png (2,6 KB, 112 Downloads)
preview image for Filter.png

Hallöchen

Hier die Schaltung.

Zum Testen hab' ich einen LP324 genommen.
Entgültig sollte es mit einem LM837 laufen.

hmg
Mandi
Autor: Falk Brunner (falk)
Datum: 02.09.2008 12:42

@ Manfred Schön (mandinice)

>Ein einpoliger Filter hat 6 dB/Dekade ?
> ( = RC-Glied )

Nö, 6dB/Oktave (=doppelte Frequenz) oder 20dB/Dekade (zehnfache
Frequenz)

>Ein LC-Glied hat 12 dB/Dekade.

Dito. 12db/Oktave = 20dB/Dekade.

>Ein Filter 8-ter Ordnung hätte dann 48dB.

/Oktave

>Es geht um ein amplitudenmoduliertes Signal.
>Der Träger hat 134kHz und das Signal 4-8 kHz.
>Das Signal ist leider extrem schwach !

RFID?

>Genaue Zahlen hab' ich keine. Aber je besser der Filter umso besser.

Schon klar, aber solche Formulierungen klingen nach hilf- und
Planlosigkeit. Man muss erstmal ein ungefähres Ziel kennen.

MFg
Falk
Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum: 02.09.2008 12:57

@Manfred

Ich habe gerade mal eben dein Filter aufgebaut allerdings mit einem
TL074.
Also bei mir zeigt sich keine Schwingneigung. Allerdings ist deine
Dimensionierung etwas ungewoehnlich. Normalerweise sind die einzelnen
Teilfilter nicht gleich dimensioniert. Du must mal ueberlegen welche
Filtercharateristik du brauchst. Also Bessel,Butterworth ,
Tschebyscheff.
Es koennten sich sonst Bauteilwerte ergeben wobei das Filter von sich
aus schwingt.

Gruss Helmi
Autor: Steffen (Gast)
Datum: 02.09.2008 13:04

Benutz das Programm von TI: FilterPro.

Es ist kostenlos und wirklich zu empfehlen !
Autor: sum (Gast)
Datum: 02.09.2008 13:05

hast du schon das signal demoduliert? ich weiss ja nicht, ob du wirklich
so viele ordnungen brauchst, aber vielleicht gibts du einfach mal ein
toleranzschema an:
Max. Durchlassdämpfung, Max Ripple im Durchlassbereich,
Min. Sperrdämpfung, Max Ripple im Sperrbereich,
min. Durchlassfrequenz und max Sperrfrequenz (Tiefpass, oder?)

Falls du dein Signal noch nicht Demoduliert hast (da fiel AM-Moduliert
vorhin), solltest du erstmal über einen demodulator nachdenken (am
Einfachsten mit Diode) und dann eine Filterspezifikation erstellen.

Danach kann man alles andere bereden (Typ, Werte, Baustein, ...)
Autor: Manfred Schön (mandinice)
Datum: 02.09.2008 13:57

Hallöchen

>>Allerdings ist deine Dimensionierung etwas ungewoehnlich. Normalerweise >>sind
die einzelnen Teilfilter nicht gleich dimensioniert. Du must mal >>ueberlegen
welche Filtercharateristik du brauchst. Also >>Bessel,Butterworth , Tschebyscheff.
Es koennten sich sonst Bauteilwerte >>ergeben wobei das Filter von sich aus
schwingt.

Jetzt sind wir dort wo ich eigentlich von Anfang an hin wollte.

Können die Bauteile alle gleich sein oder MUSS eine genaue Berechnung
erfolgen ?

Mir ist egal ob der Filter Tschebyscheff oder Butterworth oder Sepp
heist.
Ein Filter dieser hohen Ordnung hat immer genug Trennschärfe.


>>>Genaue Zahlen hab' ich keine. Aber je besser der Filter umso besser.
>>Schon klar, aber solche Formulierungen klingen nach hilf- und
>>Planlosigkeit. Man muss erstmal ein ungefähres Ziel kennen.

Stimmt. Aber es gibt immer wieder mal Unbekannte über die wie der Name
schon sagt man nichts weiss, da es Unbekannt ist.

ZIEL ist ein Filter sechter oder achter Ordnung !
Ein Filter der mir die 134kHz dämpft bis nichts mehr da ist.
Je besser umso höher ist die Reichweite des Systems.

hmg
Mandi

hmg
Mandi
Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum: 02.09.2008 14:44
Dateianhang: filter.gif (27,8 KB, 155 Downloads)
preview image for filter.gif

Ich habe jetzt 2 Filter mal simuliert.
Die blaue Kurve ist deine Filterdimensionierung und die gruene Kurve ist
ein Filter mit Butterworth dimensionierung.

Wie du unschwer erkennen kannst faellt das blaue Filter schon vor der
Grenzfrequenz von 5.3KHz deutlich ab auch sit der uebergang in den
Sperrbereich deutlich schlechter. Beim Butterworthfilter dagegen hast du
schon fast eine Rechteckige Filterflanke.

Nun ein paar Zahlen aus der Simulation:

Eingespeisst habe ich 1Vs:

Bei 134Khz gemessen:

blau =  83nV
gruen = 6.12pV

Obwohl man hier sieht das das optimierte Filter besser daempft glaube
ich aber das du kein Filter 8 Ordnung brauchst. 83nV oder 6.12pV ist so
nicht mehr zu messen (geht im rauschen unter) geschweige denn das es
stoeren wuerde.

Gruss Helmi
Autor: Falk Brunner (falk)
Datum: 02.09.2008 15:08

@Helmut Lenzen (helmi1)

>Dateianhang: filter.gif (27,8 KB, 6 Downloads)

Frequenzgang mit linearer Amplitude? Mach das mal logarithmisch.

MFG
Falk
Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum: 02.09.2008 15:15
Dateianhang: filterlog.gif (27,8 KB, 148 Downloads)
preview image for filterlog.gif

Hier in logaritmischer Darstellung.

Gruss Helmi
Autor: Falk Brunner (falk)
Datum: 02.09.2008 15:17

~ -200dB, nicht schlecht. Wenn mal nciht nur ne Simulation wäre ;-)
Autor: Manfred Schön (mandinice)
Datum: 02.09.2008 15:31

Hallöchen

Mir ist schon klar das ein gut dimensioniertetr Filter eine steilere
Flanke hat.

Es ist aber auch eine Preisfrage beim Bestücker ob ich nur drei
Bauteiltypen brauche oder ob ich 8 verschiedene Kondensatoren und
Widerstände brauche.
Noch dazu stellt sich die Frage ob ich die Werte überhaupt bekommen.

Wenn es sein muss, mache ich es auch.

Darum war ja meine Frage :
Können die Bauteile alle gleich sein oder MUSS eine genaue Berechnung
erfolgen ?

hmg
Mandi
Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum: 02.09.2008 15:50

Allerdings setzt bei einer realen Schaltung vorher schon das
uebersprechen zwischen den Schaltungsteilen ein.

Der TL084 z.B.  hat z.B eine typische uebersprechdaempfung von 120dB.
Auf die ganze Schaltung bezogen wollen die erstmal erreicht werden was
nicht so ganz ohne ist.

>Es ist aber auch eine Preisfrage beim Bestücker ob ich nur drei
>Bauteiltypen brauche oder ob ich 8 verschiedene Kondensatoren und
>Widerstände brauche.

Ist mir klar. Man kann allerdings auch Widerstaende in reihe oder
parallel schalten um auf den Wert zu kommen. Bei vielen Boards die ich
kenne wird so was gemacht. Allein schon um die anzahl der Feeder klein
zu halten.
Dem Automaten ist es egal ob er noch ein Bauteil der gleichen Sorte mehr
bestuecken muss.

Aber wie du sehen kannst ist die Daempfung beim optimierten Filter
besser.
Da koennte man auch ein weniger aufwendiges Filter nehmen. Auch ist die
Daempfung von 200dB nur ein theoretischer Wert der in der Praxis nicht
eingehalten werden kann. Nicht das du nacher noch jede Menge Blech
verbauen must. Daher solltes du mal ueberlegen wie gross die Daempfung
ueberhaupt sein muss. Falk hat das ja auch schon mehrfach angesprochen.

Also an den Ausgang mal einen SA gehaengt und messen.

Gruss Helmi
Autor: Dieter Stotz (bulova)
Datum: 03.09.2008 11:42

Manfred,

normalerweise muss es ja möglich sein anzugeben, wie stark die 134 kHz
gegenüber 8 kHz gedämpft sein sollen. Wie bereits erwähnt, wenn es in
den dreistelligen dB-Bereich geht, macht es das Filter theoretisch
vielleicht schon, aber das Übersprechen ist nicht so einfach zu
unterbinden.


Dieter
Autor: Manfred Schön (mandinice)
Datum: 03.09.2008 12:00

Hallöchen

Es ist mir leider Unbekannt wie Stark das Signal vom Transponder ist, da
ich vom Transponder leider keine Daten vom Hersteller bekommen. Der will
nämlich auch seinen Empfänger verkaufen.

Ich kann daher nicht sagen wie stark die 134kHz gedämpft werden müssen.

Ich habe , nachdem ich festgestellt habe dass die 134 kHz zu stark
stören und daher noch gefiltert werden muss,
 eine andere Schaltung analysiert und die machen es auch mit einem
Tiefpassfilter 8-ter Ordnung mit ähnlicher Schaltung.

Alse denke ich so daneben kann es nicht sein.

hmg
Mandi
Autor: 3374 (Gast)
Datum: 03.09.2008 14:09

Aha RFID. Das geht ueblicherweise etwas anders. Die 4-8kHz erscheinen
synchron zu Traeger. Dann kann man anders arbeiten. Der Traeger div 16
gibt 8kHz. Auf den kann man synchron gleichrichten. Danach genuegt ein
einfaches filter.
Autor: Manfred Schön (mandinice)
Datum: 03.09.2008 14:31

Hallo

@3374

Hast Du eine Schaltplan für so eine Schaltung ?

hmg
Mandi
Autor: Carsten (Gast)
Datum: 03.09.2008 19:12

Das Layout will ich sehen. !!
Autor: Carsten (Gast)
Datum: 03.09.2008 19:14

.. wenn das Ding nicht schwingt fress ich ein Besen!
Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum: 03.09.2008 19:37

Hey Carsten

welches Layout meinst du ?

Gruss Helmi
Autor: Carsten (Gast)
Datum: 03.09.2008 19:51

@ Helmut Lenzen

Hey Du Schaltungserklärer es gibt neben dem Schaltplan auch ein
praktischen Schaltbild auf der der Leiterkarte!

("brauch ich Dir wahrscheinlich nicht zu erklären")

oder doch? Hast Du ein solches "Monstrum" mal praktisch
aufgebaut? oder kennst es Du DAS nur aus dem Simulator?
Autor: Michael Lenz (hochbett)
Datum: 03.09.2008 20:22

Hallo Carsten,

Carsten wrote:
> .. wenn das Ding nicht schwingt fress ich ein Besen!

ja, das ist nicht ganz unwahrscheinlich, wobei die Tiefpaßfilter denke
ich eher gutmütig sind im Vergleich zu den Hochpaßfiltern. Die
Hochpaßfilter haben ja differenzierende Eigenschaften mit schnelleren
Änderungen.

Ein ehemaliger Kollege von mir hat einmal ein Tiefpaßfilter 10ter
Ordnung aufgebaut. Er erzählte, daß er dabei sogar die Orientierung der
Spulen auf dem Board (ob sie von rechts nach links, bzw. von oben nach
unten zeigen) beachten mußte.

Diese 8ter Ordnung Sache erscheint mir daher nicht allzu einfach zu
werden, da er es ja nicht in einem Chip machen will.

Vor allem glaube ich nicht, daß die letzten vier Ordnungen effektiv
etwas bringen:

Ein Filter dämpft
6dB/(Oktave*Ordnung)

Wir haben 8 Ordnungen und 4 --> 8 --> 16 --> 32 --> 64 --> 132 kHz,
also 5 Oktaven.

Das macht theoretisch eine Dämpfung von
6 dB/(Oktave*Ordnung)  5 Oktaven  8 Ordnung = 240 dB

Das sind doch Größenordnungen, die man bei einem Bastelprojekt in der
Realität nicht erreicht. Allein schon durch das Übersprechen der
verschiedenen Leitungen dürfte das verhindert werden, wenn man
dahingehend nicht reichlich gegensteuert.

Aber hier muß jeder seine eigene Erfahrungen machen. Ich denke, ein
Tiefpaßfilter 4.ter Ordnung ist realistisch. Das braucht zwei OPV.



Freundliche Grüße
Michael
Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum: 03.09.2008 20:24

Hallo Carsten

Ich habe das Teil gestern mal auf einem Steckbrett aufgebaut mit den
Bauteilwerten von Manfred. Also geschwungen hat da nichts. Skope hat in
der kleinsten Stufe ausser rauschen nichts angezeigt.

Bei meinem aktuellen Projekt sind auch 2 Tiefpass Filter 4. Ordnung
enthalten ( naja viel mehr sind es 12 Stueck) auch die arbeiten absolut
stabil. Das Problem ist nicht das schwingen sondern eher das das Filter
zwar eine theoretisch hohe Daempfung hat die aber praktisch durch
uebersprechen nicht erreicht werden kann. Wie aus der simulation
ersichtlich sollte die Daempfung bei 200 dB liegen. Praktisch wird die
so bei vielleicht 80dB liegen. Allein der OP ist ja schon mit 120dB
angegeben. Die eigentliche Verstaerkung liegt ja bei einem Sallen-Key
Tiefpass ja bei 1. Da man die theoretische Daempfung von 200 dB bei 8
Ordnung ohnehin nicht erreicht kann man auch gleich die Ordnung
verkleineren und etwas mehr aufwand in die Schirmung stecken.

Gruss Helmi
Autor: Carsten (Gast)
Datum: 03.09.2008 20:27

jetzt schwingen wir wieder auf einer Wellenlänge!

Gruß Helmi

Carsten
Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum: 03.09.2008 20:28

>Ein ehemaliger Kollege von mir hat einmal ein Tiefpaßfilter 10ter
>Ordnung aufgebaut. Er erzählte, daß er dabei sogar die Orientierung der
>Spulen auf dem Board (ob sie von rechts nach links, bzw. von oben nach
>unten zeigen) beachten mußte.

Das stimmt. Ich setze die auch immer so das die moeglichst gering
ueberkoppeln. Am besten ist man verwendet dazu Ringkerne weil deren
Streufeld ziemlich klein gehalten werden kann.

Gruss Helmi
Autor: Carsten (Gast)
Datum: 03.09.2008 20:34

@ Michael Lenz

Aaa ein Praktiker ..

Danke, mit der Verstärung geht das nicht.
Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum: 03.09.2008 20:43
Dateianhang: filter1.jpg (61,5 KB, 117 Downloads)
preview image for filter1.jpg

Hallo Carsten

hier ist meine Filterplatine. Die Konnis sind auf der Rueckseite.
12 Bessel Tiefpassfilter umschaltbar in der Grenzfrequenz.

Gruss Helmi
Autor: Manfred Schön (mandinice)
Datum: 03.09.2008 20:58

Hallöchen

Meld' mich auch wieder mal.

Stimmt alles. Mein Denkfehler war, dass ein Filter erster Odrnung
eine Dämpfung 6dB/Oktave  hat und nicht 6dB/Dekade.

Hätte jemand ein fertiges Layout eines Filter vierter Ordnung ( mit zwei
OPV ) für mich.

Möchte daraus lernen was gegen das Übersprechen gemacht werden kann.
Die Bauteile berechnen kann ich schon selbst.

Danke an alle.

hmg
Mandi
Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum: 03.09.2008 21:21
Dateianhang: filter4.png (1,8 KB, 91 Downloads)
preview image for filter4.png

Ich habe dir mal eben ein Filter layoutet.
Grundregeln: Ein u. Ausgang möglichst weit auseinander. Masseflaechen
zwischen den Bauteilen.

Gruss Helmi
Autor: Carsten (Gast)
Datum: 03.09.2008 22:54

Coole Sache. 8 davon hintereinander will ich mir lieber
nicht vorstellen!


Fieeeep  Carsten
Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum: 03.09.2008 22:58

Das wäre dann aber ein Filter 32. Ordnung.

Gruss Helmi
Autor: Dieter Stotz (bulova)
Datum: 04.09.2008 16:15

@Michael Lenz:
Die Filtersteilheit kann pro Ordnung durchaus höher sein als 6 dB/Okt
bei aktiven Tiefpässen. Je nach Art der Charakteristik.


Dieter
Autor: Michael (Gast)
Datum: 04.09.2008 21:23

Hallo Dieter,

ich glaube, Du irrst Dich bzw. wir reden aneinander vorbei.

Soweit ich das kenne, gelten die -6dB/Oktave für Frequenzen deutlich
größer als die Grenzfrequenz, egal ob der Tiefpaß aktiv oder passiv ist.

Betrachten wir einen einfachen RC-Tiefpass. Für die Eingangsspannung UE
und die Ausgangsspannung UA gilt:

UA = (1/jwC) /  (R+1/(jwC)) * UE     | * jwC in Zähler und Nenner
   = 1       /  (jwRC + 1)  * UE

Es ergibt sich ein Term der Form

T1 = 1/(1+jw tau)

Bei hohen Frequenzen kann dieser genähert werden durch:
T1' = 1/(jw tau)

Du erkennst hieran, daß sich bei einer Frequenzverdopplung der Wert von
T' halbiert. Das sind die -6dB pro Oktave, von denen ich spreche.

Ein Tiefpaß zweiter Ordnung enthält einen Term der Form

T2  = 1/(1+jw tau1) * 1/(1+jw tau2) und entsprechend
T2' = 1/(jw tau1) * 1/(jw tau2)

Bei einer Frequenzverdopplung viertelt sich dementsprechend der Wert des
Faktors T2'. Das sind -12dB/Oktave.

Entsprechendes gilt für Tiefpässe beliebiger Ordnung.

Um die Grenzfrequenz herum - also bei noch nicht "sehr großen"
Frequenzen- sind die -6dB nur ein grober Richtwert oder gar ganz falsch.
Vielleichst denkst Du hieran.

Da 130 kHz deutlich größer als die Grenzfrequenz von 4 oder 8 kHz sind,
kann man aber schon mit den -6dB/Oktave rechnen.


Gruß,
  Michael
Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum: 04.09.2008 21:47

Den übergang kann man schön in meiner Simulation sehen.
Einmal den ganze flachen Frequenzgang des nicht optimierten Filters und
dann den Frequenzgang eines Butterworthfilters. Wenn man weiter weg von
der 3 dB Grenzfrequenz auf den Frequenzgang schaut sieht man das sie
gleich abfallen aber in der nähe der Grenzfrequenz geht der
Butterworthtiefpass einen deutlich schnelleren Abfall. Man kann das noch
etwas steiler bekommen indem man eine Tschibyscheff oder Cauer
Charakteristik einstellt.

Gruss Helmi
Autor: Dieter Stotz (bulova)
Datum: 05.09.2008 08:42

Michael,

ja, in der Nähe der Grenzfrequenz meinte ich den Unterschied. Dieser
'Vorsprung' gegenüber Tiefpässen mit kritischer Dämpfung bleibt aber
über den ganzen Bereich erhalten, so dass man am Ende bei 16 fg
deutliche Unterschiede in der Gesamtdämpfung hat. Erkauft wird dieser
Vorteil natürlich über eine gewisse Welligkeit im Frequenzgang.

Dieter
Autor: Eddy Current (chrisi)
Datum: 05.09.2008 22:12

@Manfred,

wenn Du mal bestätigen könntest, dass Du schlicht das Empfangssignal
eines stinknormalen Wald- und Wiesenstransponders "lesen" möchtest, dann
hätte man Dir schon vor Tagen mitteilen können, dass Du nicht einen
Filter n-facher Ordnung brauchst, sondern einen Amplitudendemodulator.
Aber ich sehe dem Treiben gerne weiter zu.
Autor: Manfred Schön (mandinice)
Datum: 06.09.2008 08:42

Hallöchen

@Eddy Current

>> sondern einen Amplitudendemodulator

Das ist mit schon klar.
Aber ich verwende zur Demodulation einen Hüllkurvendetektor ( Tietze
Schenk ) und da ist nachher immer noch die Trägerfrequenz zu erkennen.
( von ca. 100Vpp bleiben ca. 50mV über - dadurch verschwindet darunter
mein Nutzsignal im Ripple der Trägerfrequez )

Die Schaltung für HDX funktioniert bereits sehr gut ( Antenne 20*20cm ->
Reichweite 45cm )
Für FDX geht bei einer Reichweite von 20 cm das Nutzsignal unter.

Gleich um die Frage zu beantworten : Ich nehme keine fertigen IC's weil
:
Es keinen passenden IC gibt der das kann was ich will.
Ich kein Teil verwenden will auf das lange Lieferzeiten sind, das
eventuell auslaufen könnte oder nur in Stückzahlen zu 10k erhältlich
ist.

Und mir ist bekannt,dass es besser Arten von Demodulatoren gibt. Aber
bei den Teile kenne ich mich nicht aus ( bin keine Analogtechnikprofi ),
es machen auch andere ( Profis ) so wie ich  und drittens verwende ich
nur Bauteile die ich in jedem Elektronikladen auf der Welt auch in 100
Jahren noch bekommen kann.

hmg
Mandi
Autor: Schwurbl (Gast)
Datum: 06.09.2008 22:51

Wäre es nicht schlau, ein Notchfilter zu benutzen, statt eines Tiefpass
hoher Ordnung? Immerhin kennt man die Frequenz des Störers ;)
Autor: Manfred Schön (mandinice)
Datum: 07.09.2008 08:20

Hallöchen

@Schwurbl

Warum nur die 134kHz rausfilter ?
Ich brauche nur das Signal mit 4-8kHz.

Ist doch besser einfach alles was drüber ist rauszufilter.
So werden auch alle sonstigen Störungen gleich mitbeseitig.

hmg
Mandi

Antwort schreiben

Die Angabe einer Email-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per Email über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Suchfunktion und Betreffsuche benutzen - vielleicht gibt es schon einen ähnlichen Beitrag
  • Aussagekräftigen Betreff wählen
  • Im Betreff angeben um welchen Controllertyp es geht (AVR, PIC, ...)
  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang
  • JPEG-Dateien (.jpg) nur für Fotos und Scans verwenden
  • Schaltpläne, Screenshots usw. als PNG oder GIF anhängen

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [pre]vorformatierter Text (z.B. Code in anderen Sprachen)[/pre]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel






webmaster@mikrocontroller.netImpressumWerbung auf Mikrocontroller.net