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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Tiefpass Bauteil


Autor: Heinz (Gast)
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Hallo,

ich würde gerne wissen ob jemand von euch ein Tiefpass Bauteil (Aliasing 
Filter) kennt?


Ich möchte ein Soundsignal mit 8 Bit abtasten. Wenn mit einer Frequenz 
(z.B. 16 kHz) abgetastet wird sollte die Übertragungsfunktion bei der 
halben Abtastfrequenz etwa eine Verstärkung von 1/512 haben.


Dies ist natürlich möglich mit RLC Kombinationen, allerdings sind dann 
Phasen- und Betragsgang ziemlich "verbogen". Es wird doch sicherlich 
Bauteile geben die eine annährend konstante Gruppenlaufzeit im 
Durchlassbereich UND steile Dämpfung bei der Grenzfrequenz haben.

Weiß jemand was Soundkarten am Eingang für einen Tiefpass haben?


Vielen Dank schonmal!


Heinz

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Heinz schrieb:

> Dies ist natürlich möglich mit RLC Kombinationen, allerdings sind dann
> Phasen- und Betragsgang ziemlich "verbogen". Es wird doch sicherlich
> Bauteile geben die eine annährend konstante Gruppenlaufzeit im
> Durchlassbereich UND steile Dämpfung bei der Grenzfrequenz haben.

Für 8bit Sound würde ich die Anforderungen mal etwas runterschrauben. 
Ein einfacher 2 Stufiger RC Tiefpass reicht für normale Anwendungen, 
oder wenn es wirklich gut sein soll ein aktiver Filter wie z.B. einem 
Switched Capacitor Filter.

> Weiß jemand was Soundkarten am Eingang für einen Tiefpass haben?

Analog: garkeinen.
Die machen das digital indem das Signal mit ein paar MHz aber nur 
wenigen  Bits digitalisiert und mit einem digitalen Tiefpass auf die 
gewünschte Samplerate aber 16-24bits runtergesampled werden.

Autor: Heinz (Gast)
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Hi,

erstmal vielen dank für die schnelle Antwort. Nehmen wir an ich würde 
das Signal mit 16 Bit abtasten.... gibt es fertige Tiefpässe?


Zu der Soundkarte: Wie meinst du das mit wenigen Bits digitalisiert?


4 Bit Abtastung bei ein paar Mhz??????????

Oder meinst du sowas in die Richtung wie ein Delta-Sigma ADC? Wobei das 
Originalsignal dann errechnet wird?

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo,

> erstmal vielen dank für die schnelle Antwort. Nehmen wir an ich würde
> das Signal mit 16 Bit abtasten.... gibt es fertige Tiefpässe?
Ja - und das Stichwort hat Benedikt Dir schon genannt. Es lautet:

Switched Capacitor Filter

Die gibt es beispielsweise von Maxim.


Gruß,
  Michael

Autor: Martin Laabs (mla)
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Egal wie man den Tiefpass realisiert. Die Phasen bzw. Gruppenlaufzeit 
ist immer an den Amplitudengang gekoppelt. Will man eine konstantere 
Gruppenlaufzeit bekommt man keine steile Amplitudenantwort und 
umgekehrt. Näheres in jedem Buch über analoges Filterdesing.

Ausnahme sind dort symetrische FIR Filter die aber dann eine 
entsprechend hohe Verzögerung aufweisen. Das geht aber sinnvoll nur 
digital. (Es gab mal Ideen mit CCDs usw. sowas analog zu machen.)

Viele Grüße,
 Martin L.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Heinz schrieb:

> Zu der Soundkarte: Wie meinst du das mit wenigen Bits digitalisiert?
>
>
> 4 Bit Abtastung bei ein paar Mhz??????????

Meist sind es sogar nur 1bit.


> Oder meinst du sowas in die Richtung wie ein Delta-Sigma ADC? Wobei das
> Originalsignal dann errechnet wird?

Genau. Durch die hohe Samplerate von mehreren MHz reicht ein einfacher 
RC Tiefpass irgendwo bei 20-50kHz. Das gleiche gilt auch für den DAC der 
genauso funktioniert.

Autor: Heinz (Gast)
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Hallo und danke an alle!

@ Martin:

Ich weiß, dass man analog keinen idealen Filter aufbauen kann. Die 
typischen Bessel, Tscheby und Butterworth Filter sind ja nur auf eine 
Sache spezialisiert, z.B. konstante Gruppenlaufzeit, möglichst 
konstanter Amplitudengang in der Durchlassfrequenz oder steile Dämpfung 
bei der Grenzfrequenz.

Ich hatte gehofft, dass sich jemand mal Gedanken um einen guten 
Kompromiss aller 3 Eigenschaften gemacht hat.

Autor: Wolfgang M. (womai)
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Ja Gedanken haben sich schon einige Leute gemacht - insbesondere alle 
guten Oszilloskophersteller (Tektronix, HP/Agilent, LeCroy, etc.). Die 
haben ja genau dasselbe Problem. Was dann herauskommt ist meistens 
irgendwo zwischen Bessel- und Butterworth-Filter (meistens naeher bei 
ersterem). Das heisst, es zahlt sich aus, aml beu Tektronix und Agilent 
nach Oszilloskop-Application-Notes zu suchen; ich erinnere mich, dass in 
ein paar davon die Filtereigenschaften genauer beschrieben waren 
(vorzugsweise in etwas aelteren Veroeffentlichungen aus den 80ern)

Wolfgang

Autor: Martin Laabs (mla)
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Es ist immer ein Kompromiss. Aber wenn Du eine digitale 
Vor-/Nachbearbeitung machst kannst Du einen Chebichef (wer weiß wie der 
geschrieben wird) benutzen. Der hat bis ca. 70% seines 
Durchlassbereiches eine fast konstante Gruppenlaufzeit. Die restlichen 
30% muss man dann halt digital wegfiltern.

Viele Grüße,
 Martin L.

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