www.mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Filtersimulation klappt nicht


Autor: Benjamin (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
Ich versuche ein 100KHZ Bandpass zu simulieren den ich aus einer 
Application note von texas instrument habe.
Leider stimmt mein Ergebnis nicht mit meinen Erwartungen überein.
Bei einer Frequenz von 100Khz erhalte ich ein sehr komische 
Ausgangssignal.
Ich schätze, das ich einen Fehler im Modell habe, aber leider kann ich 
den nicht finden.
Ich habe eigentlich alles so aufgeaut wie in es in der Application Note.
Hat jeman vielleicht eine Idee warum es nicht klappt??
Vielen Dank

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der TL084 hat ein Verstärkungs-Bandbreite-Produkt von 3 MHz, bei 100 kHz 
also noch eine Leerlaufverstärkung von 30 - vielleicht liegt es daran?

Autor: Helmut S. (helmuts)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Erhöhe die Simulationszeit um Faktor 10. Dann wirst du sehen, dass das 
Signal einschwingt. So ein Bandpass klingelt, wenn man den anstösst. 
Auch wenn es eine Sinusfunktion ist, die Einhüllende ist ein 
Rechtecksprung.

Autor: Max M. (xxl)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Leider stimmt mein Ergebnis nicht mit meinen Erwartungen überein.

lt. Application Note ist die Output-Zeitbasis bei 2khz/div.
Du scheinst mit deiner Sim-Zeitbasis aber bei 200khz/div zu liegen.
Da ist dann die Anzeige natürlich anders.
Poste mal ob ich damit richtig lag.

Autor: Benjamin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
mein Eingangssignal beträgt schon 100kHz doch leider stimmt das 
Ausgangssignal nicht. Ich würde nämlich ein Ausgangssignal mit 
vierfacher Verstärkung erwatren. So steht es zumindest in der Aplication 
note.
Vielleicht reicht wirklich nicht die Bandbreite des OP's aus.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich habe die Schaltung mal mit LTSpice simuliert und ähnliche Ergebnisse
erhalten. Dass die Verstärkung so niedrig is, liegt einfach daran, dass
die Mittenfrequenz des Filters lt. Simulation nicht 100kHz, sondern nur
knapp 88kHz ist. Bei 88kHz bekomme ich (nach etwa 0,8ms, wenn das System
eingeschwungen ist) eine Verstärkung von 5,5, was sogar oberhalb des
angegebenen Werts liegt. An der Bandbreite liegt es damit jedenfalls
nicht.

Autor: Helmut S. (helmuts)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Benjamin
Setz doch mal einen Link auf die Application Note in dem diese 
Filterschaltung beschrieben ist.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich habe die Schaltung mal allgemein für ideale OpAmps durchgerechnet.
Hier sind die Ergebnisse:

Mittenfrequenz:

Verstärkung an der Mittenfrequenz:

Für C12=C8 und R19=R18 kürzen sich diese Größen im Term für A0 heraus,
dann ist

Dass die Mittenfrequenz in der Simulation nur etwa 88kHz beträgt, könnte
tatsächlich mit der begrenzten Bandbbreite der OpAmps zu tun haben. Die
Verstärkung stimmt trotzdem ganz gut überein.

@Helmut S.:

Nicht in einer Appnote, sondern auf S. 16 im Datenblatt des TL084:

http://focus.ti.com/general/docs/lit/getliterature...

Autor: Helmut S. (helmuts)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Yalu
Danke für die Formeln.
Im Bild sieht man den Einfluss des GBW, simuliert mit dem 
UniversalOpamp2.

Autor: Benjamin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
vielen Dank für eure Beiträge. Was mich bei der Simulation an meisten 
wundert, ist dass die Verstärkung nicht stimmt.
Ok durch die geringe Bandbreite verschiebt sich die Grenzfrequenz 
vielleicht etwas aber die Verstärkung müßte doch in etwa hinkommen.
Vielen Dank noch mal für eure Mühe
Gruß Benjamin

Autor: Helmut S. (helmuts)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Benjamin

Schau dir mal die Filterkurve mit dem TL084 an.
Bei 100kHz kommen da nur noch 0,4V(v=0,4) durch.
Du müsstest mit der Frequenz stimulieren bei der das Filter max. 
Verstärkung hat. Übrigens mit LTspice simuliert.

Autor: Benjamin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Yalu,
wie kommst du auf die formel für die Grenzfrequenz? Leider kann ich sie 
mir selber nicht erklären. Vielleicht kannst du mir ja einen tipp geben 
wie man sie ermittelt.
Vielen Dank für deine Mühe

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Benjamin,

> wie kommst du auf die formel für die Grenzfrequenz? Leider kann ich
> sie mir selber nicht erklären. Vielleicht kannst du mir ja einen tipp
> geben wie man sie ermittelt.

Du stellst zunächst die Knotenpunktgleichungen für folgenden Punkte auf:
- Knotenpunkt zwischen R17 und R22
- Pin 6 von OP1
- Pin 6 von OP2

In den Gleichungen tauchen drei unbekannte Spannungen auf:
- Spannung am Knotenpunkt zwischen R17 und R22
- Ausgangsspannung von OP1
- Ausgangsspannung von OP2 (gesuchte Größe)

Die Spannungen an Pin 6 und die Eingangsströme der beiden OpAmps sind
jeweils 0, wenn man von idealen OpAmps ausgeht.

Du hast also drei Gleichungen und drei Unbekannte, so dass du daraus die
Übertragungsfunktion Ua(Ue) im Komplexen berechnen kannst. Von dieser
bildest du den absoluten Betrag und hast damit die frequenzabhängige
Verstärkung. Die Mittenfrequenz findest du über die maximale Verstär-
kung, die sich durch Nullsetzen der Ableitung der Verstärkungsfunktion
ergibt.

Ein CAS-Programm wie Maxima, Reduce, Mathematika oder Maple hilft dabei,
größere Mengen Papier einzusparen. Ich habe Maxima benutzt, musste am
Schluss allerdings noch etwas Hand anlegen, um die Ergebnisterme in die
einfachste Form zu bringen. Das hat fast am längsten gedauert, was aber
daran liegen kann, dass ich Maxima nicht wirklich gut bedienen kann. Ich
sollte mir Gelegenheit noch einmal die Anleitung zu Gemüte führen, um
vielleicht noch auf den einen oder anderen Trick zu stoßen.

Antwort schreiben

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

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.