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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Tiefpassfilter für Audiosignal


Autor: Sebastian B. (m0nkey)
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Hi,
ich möchte mir einen Tiefpassfilter bauen um Signalanteile eines 
Audiosignals oberhalb von 4kHz weg zu filtern. Dafür hab ich mir von 
Multisim einen Tschebyschefffilter erstellen lassen mit einer 
Durchlassfrequenz von 4kHz und einer Sperrfrequenz von 4,5 kHz.

Meine Frage ist nun, ist das eine gute Lösung? Gibt es vielleicht ICs 
die das genauso gut oder besser beherschen?

Welchen OP sollte ich für so eine Schaltung nehmen?

Falls es wichtig ist, der Filter kommt an den Eingang des ADC des 
ATmega16.

Gruß Sebastian

Autor: Gast (Gast)
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OP: Siehe ausreichendes Frequenzbandbreiteprodukt

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Siehe "Switched Capacitor"-Filter.

Autor: Sebastian B. (m0nkey)
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SC-Filte klingt gut, nur sind die ziemlichteuer für meine Zwecke...

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Ob Switched Capacitor unbedingt besser moechte ich bezweifeln. Durch die 
interne Schalterei haben die am Ausgang einen hohen Rauschanteil 
gegenueber Analogen Tiefpass filtern.  Da es sich bei einem Switched 
Capacitor Filter um ein gesampeltes System handelt gelten auch hier 
wieder die Regeln von Nyquist und Shannon. Oberhalb der halben 
Abtastfrequenz darf nicht mehr im Spectrum deines Signales enthalten 
sein.
Ich wuerde dir zu Analogen Filtern raten.

Gruss Helmi

Autor: Sebastian B. (m0nkey)
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Analog zwar aber sollte ich auch einen Tschebyscheff Filter nehmen? Ein 
Tschebyscheff Filter hat doch eine möglichst steile Flanke oder?

Gruß Sebastian

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>Tschebyscheff Filter hat doch eine möglichst steile Flanke oder?

Hat es ja aber auch eine Welligkeit im Durchlassbereich und im 
Zeitbereich Ueberschwinger wegen einer nicht konstanten Gruppenlaufzeit.

Besselfilter haben diese Ueberschwinger im Zeitbereich nicht abder 
dafuer auch flache Flanken.  Der Kompromiss liegt dazwischen in Form der 
Butterworth Filter. Sie haben keine Welligkeit im Durchlassbereich und 
nur geringe Ueberschwinger haben dafuer aber etwas flachere Flanken. 
Wenn du noch steilere Flanken haben willst und eine Welligkeit im 
Sperrbereich in Kauf nimmst gibt es da noch die Cauer Filter. Die sind 
allerdings mit den einfachen OP Schaltung ala Sallen und sein Key nicht 
zu erzeugen.

Gruss Helmi

Autor: Sebastian B. (m0nkey)
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Ich bin halt auf den Tschebyscheff Filter durch die Application Note 
doc1456 von Atmel drauf gekommen. Dabei geht es um "AVR335: Digital 
Sound Recorder
with AVR® and DataFlash®", also einen digtalen Voicerecorder so wie wir 
den versuchen umzusetzen, nur mit einem ATiny.
Hier wird auch, zwar erst bei der Ausgangverstärkung, ein Tschebyscheff 
Filter 5ten Grades verwendet.
Mit MultiSIM kann ich mir automatisch einen Tschebycheff Filter 
erstellen lassen mit eine Welligkeit von 0.01 im Durchlassbereich. 
Außerdem gibt es doch einen Tschebyscheff Filter Typ 2 der die 
Welligkeit nicht im Durchlassbereich sondern im Sperrbereich hat.
Was sich mir auf jedenfall noch für eine Frage stellt ist, welche Opamp 
ist für solche Zwecke gut geeignet? Gibt es da vll einen Empfehlung?

Gruß Sebastian

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Ich will dir den Tschebyscheff Filter nicht ausreden wollte nur darauf 
hinweisen das der einen Rippel im Durchlassbereich hat. Bei deinem 
Filter mit 0.01 dB Rippel ist das eher sowieso schon ein Butterworth 
Filter. Mal die Koeffizienten des Filters mit den des Butterworth Types 
vergleichen.

>Was sich mir auf jedenfall noch für eine Frage stellt ist, welche Opamp
>ist für solche Zwecke gut geeignet?

Das haengt von der Schaltungstopologie ab. Wenn in dem Filter der OP 
lediglich als Spannungsfolger eingesetzt wird braucht er nicht ein so 
hohen Gain-Bandwith Produkt als wenn er in einem Filter mit mehrfach 
Gegenkopplung eingesetzt wird.

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