Hallo, ich möchte Signale von einem PVDF-Sensor mit einem ADC verarbeiten. Hierfür würde ich gern einen passiven Tiefpassfilter aufbauen, habe aber keine Erfahrung in dem Bereich. Hier erstmal die Daten: - Samplefrequenz 40kHz - Frequenzen möchte ich bis ca. 14 kHz auswerten - Spannungsbereich liegt bei -10V bis 10V - Messart: differentiell Könnt ihr mir Erfahrungswerte (und/oder Theoriequellen) geben, welche Ordnung und welchen Filter man allgemein am besten verwendet? Vielen Dank für die Hilfe!
Das ist schon knapp. ein TP mit 14kHz hat noch keine vernuenftige Uterdrueckung bei 20kH, aber dafuer schon 3dB bei 14kHz.
>ein TP mit 14kHz hat noch keine vernuenftige >Uterdrueckung bei 20kH, Ein Tiefpass hat das, ein anderer nicht. Je nach Design. >(und/oder Theoriequellen) Z.B. Tietze/Schenk, das steht auch über passive TPs was drin. Aber ein ausführliches Werk ist wohl der Saal Filterkatalog. Du musst dir schon im klaren werden, welche Dämpfung du bei 20kHz brauchst. Das hängt zunächst mal von der Auflösung des AD-Wandlers ab (die hast du verschwiegen), und dann auch noch von den Signalanteilen, die du ab 20kHz überhaupt erwartest. Wenn da eh nichts ist, dann kannst du dir das Filter sparen .... >welchen Filter man allgemein am besten verwendet Auch dazu gibt es keine feste Aussage. Ein Bessel-Typ hat die geringsten Gruppenlaufzeitverzerrungen, der Cauer oder Tschebycheff hat Ripple im Durchlassbereich und ist dafür steiler - d.h. geringerer Grad (=Aufwand) bei vorgegebenem Dämpfungsverlauf.
Also die Auflösung des AD-Wandlers ist 16bit. Alternativ würde ich das ganze aber auch noch für einen 12bit ADC entwerfen. In Sachen Dämpfung habe ich ein bisschen auf Erfahrungswerte / "Faustformeln" gesetzt. Welche Signalanteile ankommen weiß ich noch nicht genau. Ich kann aber sagen, dass Frequenzen im hörbaren Bereich ausreichend sind - bzw. ich möchte mich darauf konzentrieren. Daher würde ich auf Anforderungen aus dem Audiobereich zurückgreifen wenn es um die nötige Dämpfung geht. Was sind denn dort gängige Dämpfungswerte? Die Abtastfrequenz ist übrigens noch variabel, kann also auch noch verändert werden.
Die Frage war nach einem passiven RC, das bedeutet keine elliptische, Bessel, Tschebytscheff, nichts. Nur RC. Alternativ koennte man sich neben moeglichen aktiven filtern auch etwas fertiges vorstellen. zB LTC1569, LTC1562, LTC1164. Es gibt auch andere Hersteller. Einfacher ist allerdings die samplefrequenz anzuheben, zB auf 60kS und ein RC auf 20kHz zu setzen.
Gibt ja auch noch LRC dann hat man schon 12 dB/Oktave. Könnte aber etwas unhandlich werden. Ohne genaue angaben zu den Impedanzen ist das eh nur stochern im Nebel.
Da du einen 16 Bit Wandler hast muss die Unterdrueckung bei der halben Abtastfrequenz 96dB betragen. Pro bit 6dB. Somit sind deine Amplituden der Aliasfrequenzen unter der Aufloesung des ADC. Allerdings ist ein Filter das bei 14KHz gerade mal 3 dB hat und bei 20KHz 96dB nicht gerade einfach zu bauen. Wenn du nur einfache RC-Glieder in Reihe schalten willst ist der Frequenzgang auch nicht gerade optimal. Ausserdem ist es nicht moeglich ohne Aktive Bauelemente oder RLC Filter Frequenzgaenge ala Bessel, Butterworth oder Tschybischeff darzustellen. Dabei muss du dich dann entscheiden ob der Frequenzgang oder die Gruppenlaufzeit fuer dich das entscheidende Auswahlkriterium darstellen. Bei aktiven Filtern muss du auch noch die Offsetspannungen der OPs mit beruecksichtigen. Auch wird an die Toleranzen der Bauteile dann schon hohe Anforderungen gestellt. Besser ist es die Samplingfrequenz anzuheben. Gruss Helmi
Danke erstmal für die Antworten, also ist das ganze mit einem RC-TP 1. oder 2. Ordnung eigentlich völlig ausgeschlossen, da ich dann bei 96dB bei einigen MHz Samplingfrequenz liegen würde, oder täusche ich mich? @aha: dann haut deine rechnung doch nicht hin einfach fs auf 60ks zu erhöhen und nen RC-TP auf 20KHz setzen. Da hätte ich doch dann grad mal ca. 10dB Dämpfung drin?!? Gibt es ein Programm in dem man da mal ein bisschen experimentieren kann, das auch passive Filter berechnet? Oder kommt man besser, wenn man das in Pspice macht? Hat noch jemand Erfahrung was da im Audiobereich eingesetzt wird. Dort wird doch häufig mit 44 Khz gesampelt und auch 16 bit. Das heißt man bräuchte dort ja auch einen extrem steilen Filter mit hoher Dämpfung?
>also ist das ganze mit einem RC-TP 1. oder 2. Ordnung eigentlich völlig >ausgeschlossen, da ich dann bei 96dB bei einigen MHz Samplingfrequenz >liegen würde, oder täusche ich mich? Nein du taeuscht dich nicht. >Gibt es ein Programm in dem man da mal ein bisschen experimentieren >kann, das auch passive Filter berechnet? Es gibt auf der Seite von TI ein Programm das Aktive Filter berechnen kann. Dann gibt es noch http://www.aade.com/filter.htm damit kannst du RLC Filter berechnen. Die Filter die nur aus RC Gliedern bestehen werden so nicht eingesetzt. Da kann man keine optimerungen bezueglich des Frequenz oder Phasenganges vornehmen. ALso Bessel , Butterworth und Konsorten gehen nur aktiv oder als RLC Filter. >Dort wird doch häufig mit 44 Khz gesampelt und auch 16 bit. Da wird meisten ein Oversampling gemacht . Da wird hoeher abgetastet als das Signal erfordert. Damit ist die Auslegung des Filters wesentlich einfacher. Dann wird der Datenstrom durch ein Decimation Filter wieder auf die urspruengliche Datenrate runtergerechnet.
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