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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Hochpass 2.0 Ordnung


Autor: Martin (Gast)
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Hallo Leute!

Ich benötige für ein Projekt einen Hochpass 2.0 Ordnung.
Wie man sowas dimensioniert haben wir mal gelernt.
Es soll ein passiver Hochpass werden.
Ich habe das ganze berechnet und mit den R,L,C bin ich ganz
gut hingekommen.
Ich baute das Ganze auf und das Problem war, dass ich am Ausgang nie
ein Signal hatte, egal wie hoch oder niedrig ich die Frequenz am
Eingang einstellte.
Wir haben auch gelernt, dass es keinen perfekten Hochpass gibt,
sondern, dass ein Hochpass in Wirklichkeit immer nur ein Bandpass ist,
da ab einer gewissen Frequenz die Schaltung einfach nichts mehr
durchlässt.
Der Hochpass soll eine Grenzfrequenz von 2MHZ haben.
Es handelt sich um einen Butterworth 0,707 Dämpfung.
Bauteile:
1µH Induktivität
6,33 nF Keramikkondensator
17,77 Ohm

Ist es überhaupt möglich einen passiven Hochpass mit dieser
Grenzfrequenz zu bauen?

Oder wäre ein aktiver Hochpass besser?

Könnt ihr mir bitte eure Erfahrungen mitteilen?

Tschüss

Martin

Autor: Profi (Gast)
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Ob aktiv oder passiv hängt auch von der Quelle und der Senke ab, die Du
anschließt (Impedanz?).

Aktiv hat den Vorteil, es geht ohne L, und Spulen haben oft recht
eigensinnige HF-Eigenschaften (Eigenresonanz ...).

Außerdem erscheinen mir die Werte etwas schlecht dimensioniert.
Versuch mal mit R=1..10KOhm und kleinere C und L.
Sonst beeinflußt der innere Widerstand der Bauteile die Schaltung.

Bei diesen Frequenzen kommt es schon recht stark auf den Aufbau der
Schaltung an, d.h. parasitäre Cs und Ls.

Evtl. kannst Du das ganze mal am PC simulieren.

Suche mal nach Application Notes der einschlägigen Hersteller.
Oder fertigen Schaltungen.

Autor: chrissy (Gast)
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zeig doch mal, wie du den HP schaltungsmäßig realisiert hast. Vielleicht
hat sich da ja ein Fehler eingeschlichen.

Prinzipiell sollte man ein Filter passiv bauen können. Schätze du
möchtest eine Verstärkerstufe dc entkoppeln? Schon mal eine Simulation
gemacht?

Autor: chrissy (Gast)
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Glaub ich nicht, daß da Parasiten das Leben schwer machen. Im Verhältnis
zu den Bauteilen müssten die Vernachlässigbar sein und wenn auch nur den
Frequenzgang ganz leicht verändern und nicht wegrationalisieren. Ist
doch eigentlich egal, ob irgendwo eine Größenordnung oder zwei, da
rüber noch irgendein neuer Pol auftritt.

Wenns deine Anwendung zulässt mach doch einfach zwei RC Glieder. Geht
das nicht?

Autor: Martin (Gast)
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@Profi
Leider habe ich kein Simulationsprogramm. Kannst du mir hierzu bitte
einen Namen nennen.

@Chrissy
Am Eingang ist die Spule dann kommt in Serie der Kondensator.
Der Zweite Pin des Kondensators ist mit dem Ausgang verbunden und mit
dem Widerstand der gegen GND geht.

Jetzt fällt mir auf, dass man hier ja anscheindend die Spule gar nicht
in Serie mit dem Konensator hängen darf. Sehe ich das richtig?
Tut mir leid, wenn ich mich so blöd anstelle. Ich habe mir extra die
Schulsachen angeschaut, damit ich schlauer werde, aber es ist ein
ziemliches Durcheinander bei dem Lehrer gewesen.
1: Werden immer nur Tiefpässe erklärt und nie Hochpässe. Bei Hochpässen
wird nur beschrieben, dass man s durch 1/s ersetzen muss.
2: Haben wir es auf zwei verschiedene Arten gelernt. Einmal normiert
auf die Grenzfrequenz und einmal normiert auf die Kennfrequenz, wobei
ich nichteinmal mehr genau weiß, was die Kennfrequenz überhaupt ist.
Ich habe auch keine Erklärungen darüber gefunden. Ich glaube aber zu
wissen, dass die Kennfrequenz irgendetwas mit der Phasenverschiebung zu
tun hat.

Es ist auch beschrieben, dass man bei einer TP-Schaltung nur den C und
R tauschen muss und dann hat man einen HP. Deshalb habe ich diese
TP-Schaltung hergenommen: Eingang eine Spule dann in Serie einen
Widerstand. Der zweite Pin des Widerstandes ist mit dem Ausgang
verbunden und mit dem Kondensator, der gegen GND geht.

Es ist so, dass hier ein hochfrequentes Signal mit einer Amplitudenhöhe
von ca. 500mV Wechselspannung ansteht.

Zwei-RC-Glieder:
Ja das würde schon gehen, aber die RC-Glieder müssen zueinander
entlastet sein, habe ich gehört. Also man müsste einne Spannungsfolger
einbauen. Den OPV müsste man mit Spannungen versorgen und dann wäre es
keine einfach Lösung mehr, da man Versorgungen benötigt.

Danke Leute!
Tschüss

Martin

PS: Könnt ihr mir bitte erklären, wie die passive Hochpassschaltung
richtig aussehen muss?

Autor: Michael (Gast)
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Eingang links, Kondensator in Reihe, z. B. Widerstand nach Masse (unten
gezeichnet) ergibt einen Hochpass. Das Schaltzeichen des  Kondensators
bildet mit etwas Phantasie ein "H". Ausgang ist zwischen kondensator
und Widerstand. Eingang links Widerstand in Reihe, Kondensator nach
Masse (unten) gezeichnet bildet einen Tiefpass. Das Schaltzeichen des
Kondensators bildet mit Phantasie ein "T" für Tiefpass. Das sind
passive Pässe, wie man sie oft in Frequenzweichen von Lautsprechern
findet. Da wird allerdings wegen der Flankensteihheit und Wirkungsgrad
der Widerstand gegen eine Spule ausgetauscht.
Michael

Autor: Unbekannter Nr. 1 (Gast)
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Hallo allesamt, noch ein paar weitere Anregungen zu dem Thema:

   Welche Anschlussart soll bestehen: symmetrisch (pair) oder
   unsymmetrisch (Koax)?

   wie sind die Abschlüsse? 50 und 75 (TV) Ohm sind gängige Werte

   Bauteile- und Postitionseinflüsse denke ich sind recht
   gering bei 20 MHz. --> wer will sollte mit Serenade von ANSoft
   simulieren. (Einarbeitungszeit)

   Filterschaltungen lassen sich leicht mit selbstgewickelten Spulen
   und SMD-Kondensatoren im HF Gehäuse bis hinein ins Amateurfunkband
   basteln. (>>400MHz) (oft Antennenweichen)
   Der Abgleich erfolgt dann durch "kneten" der Spulen. Resultat
sind
   meist mehr oder minder schlechte Schnecken auf dem Netzwerkanalyser

   Butterworth ist vielleicht ein bißchen zu hoch gegriffen für den
   Anfang.

   Bsp.: c in Reihe, l nach gnd, c in reihe, l nach gnd, c in reihe
   und raus damit. Die Kappazitätswerte teilen sich entsprechend in
   vielfache auf. Wäre Unsymmetrisch, also Koax, gnd bleibt gnd

   Werd mal ne Skizze machen, und hier reinstellen, Falls morgen
   noch Bedarf besteht.

   Grüße, und nen schönen Feierabend an die Filtergemeinde

Autor: Martin (Gast)
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Hallo Unbekannter Nr. 1!

Es handelt sich um Koax 50 Ohm.
Das wäre echt toll, wenn du eine Schaltung reinstellen köntest.

Danke

Tschüss

Martin

Autor: Unbekannter Nr. 1 (Gast)
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Interessantes mit Schaltplan und 2MHz Beispiel:

http://my.integritynet.com.au/purdic/high-pass-filters.htm
http://www.electronics-tutorials.com/filters/high-...

Grundlagen Hochpass, und meiner Meinung nach besser geeignet:
http://www.arrl.org/tis/info/images/high-pass.jpg
(Bild unten Links, davon zwei in Reihe)
R ist als Abschluss zu verstehen und mit 50 Ohm bemessen.
(tauchen nur am Ein- und Ausgang auf - Bsp. Netzwerkkabel)

Durch Verschaltung in Reihe, ergibt sich nur ein C in der Mitte mit dem
neuen Wert 1/C, also einmal C weil 2C in die Schaltung einfließen

Habs leider nicht geschafft selbst was aufzumahlen, hoffe das hilft dir
weiter. Hab selbst son Ding für eine Antennenweiche der beiden
Amateurfunkbänder verwendet. Könnte das noch übers WE rauskramen.
Denke aber, das oben sollte schon ausreichen.

Noch ein Tipp: Spulen selber bauen und Dimensionierung mit luftspule
und Abständen zwischen den Windungen. Dann kannste dir die Indis
zurechtkneten. Leitsilber nicht vergessen und keine Tantal-C's nehmen,
am besten SMD Keramik (sollte reichen).

Viel Erfolg!

Autor: Martin (Gast)
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Hallo Unbekannter Nr. 1!

Danke für deine Antwort. Ich habe jetzt ein einfaches Programm
gefunden, mit dem man Filter dimensionieren kann.
Es ist im JPG-File zu sehen.

Die Grenzfrequenz soll jetzt etwas niedriger sein: 1,5MHZ

Ich habe die Schaltung so aufgebaut, wie im Bild gezeigt. Doch das
Problem ist, dass das Ausgangssignal, wenn ich über der Grenzfrequenz
bin, immer um die Hälfte kleiner ist als das Eingangssignal.

Ich nehme an, dass dies an den Widerständen liegt, die zu Beginn
anzugeben sind. Da es viel Erfahrung erfordert, um so einen Filter
korrekt dimensionieren zu können bin, ich überzeugt, dass man mit den
richtigen Widerstandswerten zum Ziel kommt. - Oder auch nicht.

Ich danke euch für eure Antworten

Tschüss
Martin

Autor: Unbekannter Nr. 1 (Gast)
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Hallo nochmal,

verstehe ich das richtig:
du speist mit deinem 50 Ohm Koax ein, und hast dann noch nen R in Reihe
am Eingang ??? Wieso das ? Warum so komische Werte (800,1) ?
Das grenzt ja schon an Fehlanpassung.
Da gehört der Wellenwiderstand von 50 Ohm eingesetzt.

Wenn du am Ausgang nur ein Oszi dranhast, dann entfällt auch der
Ausgangswiderstand. Dein Oszi musst du dann auf 50 Ohm Abschluss
stellen. Selbiges gilt für Netzwerkanalyser. (gibt auch so lustige BNC
Buchsen mit Abschlusswiderstand). Ansonsten hast du Fehlanpassungen.

Wenn du mit einem stinknormalen DMM den Effektivwert messen willst,
dann musst du den Ausgang mit 50 Ohm abschließen weil das DMM hochohmig
bei Spannungsmessung ist.

Also raus mit den Dingern, wenns dein Messaufbau zulässt. Damit sind
die Wellenwiderstände der Leitungen (Quelle, Senke - Anschlüsse)
gemeint.
Der Wellenwiderstand deines Kabels, also 50 Ohm, ist ausschlaggebend.

Hier noch ein Link, der die Rechenarbeit für lau erleichtert:

http://www-users.cs.york.ac.uk/~fisher/lcfilter/

Autor: AxelR. (Gast)
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Hi, ich (viele andere sicher auch) verwende zum ausprobieren das
Programm RFSIM99.
Gruß
axelr.

Autor: Martin (Gast)
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Hallo Unbekannter Nr. 1!

Danke für deine Anwort. Von dem hat unser Lehrer nie was gesagt, dass
man hier den Wellenwiderstand von 50 Ohm am Eingang und Ausgang
einsetzen darf. Da sieht man, auch Lehrer machen Fehler.

Ich tu mal die Widerstände raus und gib den Wert 50 an für die
Dimensionierung.

@AxelR.
Ich schau mir das Programm mal an. Danke.

Tschüss

Martin

Autor: Chris (Gast)
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Hallo,

Du möchtest als praktische Arbeit ein Hochpaßfilter für 2 MHz
aufbauen.
Welche Ausrüstung steht Dir denn zur Verfügung?
Vermutlich ein Signalgenerator. Was für einen Ausgang hat der? 50 Ohm
über BNC-Buchse? Oder hat er einen Ausgang mit undefinierter Impedanz?
Wie schaust Du Dein Signal hinter dem Hochpaß an? Mit dem Oszilloskop?
Mit oder ohne Tastkopf, oder soll angepaßt gemessen werden über ein
Koaxialkabel und Abschlußwiderstand von 50 Ohm am Oszilloskop?
Was für eine Bauform ist die oben genannte 1µH-Induktivität, irgendeine
Drossel?

??? Wissen wir alles noch nicht so genau. Koax hast Du mal erwähnt.

Gewöhnlich gibt man das Signal mit einem Generatorwidertstand nahe Null
Ohm in den Eingang des Filters hinein und mißt am Ausgang hochohmig. Es
sei denn, Du willst angepaßt mit 50 Ohm in das Filter hinein und auch
angepaßt messen.

Bei 2 MHz reichen bereits Luftspulen aus. HF-Litzendraht, den es nicht
an jeder Ecke gibt, ist Volldraht immer vorzuziehen. Falls eine
Luftspule zu groß wird oder zu geringe Güte hat, verwendet man
Ferritkerne, Schalenkerne, Ferritstäbe aus Material, das auch für den
gewünschten Frequenzbereich geeignet ist. Als Kondensatoren sind
keramische Typen geeignet. Als Widerstände keine Drahtwidertände (2
Watt oder so)nehmen, sondern immer SChichtwidertände, z.B. 0,25 Watt.

Vielleicht berichtest Du einmal, was Du genau vor hast und welche
Utensilien Dir zur Verfügung stehen. Der Lehrer hat das ganze
wahrscheinlich immer unter gewissen Annahmen gemacht, euch mit
Rechnerei zugeschüttet und dabei sich nie um den praktischen Aufbau
gekümmert, weil er das nie selbst gemacht hat. Auf dem Papier ist
manches leicht.

Grundsätzlich: Ein Kondensator ist für hohe Frequenzen ein Kurzschluß,
für niedrige Frequenzen und Gleichspannung ein fast unendlich hoher
Widerstand. Bei der Spule ist es genau umgekehrt.

Gruß

Autor: Unbekannter Nr. 1 (Gast)
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Hallo,

Chris spricht mir aus der Seele.
Theorie und Praxis in Sachen HF sind grundsätzlich so verschiedenen
wie Männlein und Weiblein.
Ohne Netzwerkanalyser kriegst du aber die tatsächlichen Eigenschaften
deines Filters kaum heraus. Ich denke du bist schon zufrieden wenn er
sich pi() x daumen wie ein Hochpass um die 2 MHz verhält.

Viel Erfolg und ein frohes Fest sowie einen guten Rutsch an alle.

Autor: Marcel (Gast)
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Hallo ich würde es mit Spice probieren das ist ein wunderbares
Simulationsprogramm

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