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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Filter: Fertiges IC oder diskrete Op-Amps?


Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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Hallo zusammen!

Ich möchte gerne ein aktives Filter verwenden um ein schlechtes 
Sensor-Signal zu glätten. Die Eckfrequenz des Filters soll dabei bei 
etwa 10Hz liegen.

Da ich mit aktiven Filtern noch nie gearbeitet habe, habe ich mich mal 
bei den IC-Herstellern umgeschaut, was die so anbieten.

Dabei fielen mir zwei Lösungen ins Auge (siehe Anhang): Ein fertiges 
Filter-IC LTC1062 oder ich baue es selbst aus zwei Op-Amps und div. Rs 
und Cs...

Wie gesagt, ich habe so etwas noch nie gemacht und kann daher die Vor-/ 
Nachteile beider Lösungen nur schwer gegeneinander abwägen...

Kann mir vielleicht jemand ein paar Tipps dazu geben?
Erscheinen euch beide Lösungen als tauglich?

Über Anregungen würde ich mich sehr freuen.

Schöne Grüße,
Alex

Autor: Joachim K. (minifloat)
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Mich würde mal die Phasendrehung des Switched-Cap-Filters interessieren.
mf

Autor: Max Krohmann (makro)
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Hi,

1. Im Datenblatt LTC1062 ist der Frequenzgang im Diagramm gezeigt, 
dürfte sich aber nicht prinzipiell vom analogen Filter unterscheiden,

2. bei LT kann dort auch FilterCAD 3.0 runtergeladen werden,

3. von NS gibt es ähnliche ICs: MF10CC.. und LMF100, allerdings 4. 
Ordnung und universal
(.. mir fällt beim Schreiben gerade auf: 10CC -> "Not In Love.." - ist 
ja putzig)

Vorteil ist halt, dass die Frequenzen (Grenz~, BP~, BS~ bzw. Notch) mit 
der Oszill.-Frequenz geschoben werden können, brauchst zum Abstimmen nur 
einen Wert zu ändern -> 1 Pot.
Oszillator- und Grenzfreq. liegen weit auseinander, so kann das 
Anti-Aliasing-Filter meist einfach ausfallen.

Gruß MaKro

Autor: Max Krohmann (makro)
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Ergänzung zu Punkt 1:   und Phasengang natürlich auch

Gruß MaKro

Autor: Max Krohmann (makro)
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Noch ein Nachtrag:

Wenn ich es richtig sehe, ist deine Schaltung ein Filter 3. Ordnung (1. 
+ 2. Ordnung).
Für den Aufbau empfehle ich eine etwas andere Filterstruktur -> Bild 
(wenn das Laden geklappt hat), Grenzfrequ. etwa 10Hz.
Du hast dann gleiche BE, die Charakteristik kannst Du mit dem Teiler am 
Ausgang einstellen (Bessel, Butterw. usw.). Ich habe dazu aus dem
Ulrich Tietze, Christoph Schenk.. Halbleiter-Schaltungstechnik
allerhand gelernt.

Die AC-Analyse wurde mit TINA von TI erstellt. Die Bedienung ist zwar 
gruselig (Doku ist eine Schande, bzw. nicht als solches zu bezeichnen), 
kostet aber nichts.

Gruß MaKro

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Ich möchte gerne ein aktives Filter verwenden um ein schlechtes
>Sensor-Signal zu glätten.

Definiere "schlecht".

Kai Klaas

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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>>Ich möchte gerne ein aktives Filter verwenden um ein schlechtes
>>Sensor-Signal zu glätten.

>Definiere "schlecht".

Ok: ich möchte eine hohe Spannung (bis zu 500V DC) über einen sehr 
hochohmigen Spannungsteiler messen (R ~ 2MOhm). Leider ist das Signal am 
Spannungsteiler stark verrauscht. Dieses Rauschen möchte ich 
herausfiltern.

Gruß,
Alex

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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ich wär vorsichtig mit dem 1. RC-Tiefpass, wenn der gleich an den 
Spannungsteiler soll. Die Leckströme vom Kondensator können dein 
Ergebnis verfälschen. Die Spannung solltest du vielleicht besser mit 
einem FET-Opamp auskoppeln.

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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Kevin K. schrieb:
> ich wär vorsichtig mit dem 1. RC-Tiefpass, wenn der gleich an den
> Spannungsteiler soll. Die Leckströme vom Kondensator können dein
> Ergebnis verfälschen. Die Spannung solltest du vielleicht besser mit
> einem FET-Opamp auskoppeln.

Hallo Kevin,

genau, das wollte ich auch machen. Zuerst soll ein Impedanzwandler dran 
und da hinter das Filter.

Gruß,
Alex

Autor: Michael (Gast)
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Alex Bürgel schrieb:
> Ok: ich möchte eine hohe Spannung (bis zu 500V DC) über einen sehr
> hochohmigen Spannungsteiler messen (R ~ 2MOhm). Leider ist das Signal am
> Spannungsteiler stark verrauscht. Dieses Rauschen möchte ich
> herausfiltern.

bis 500V...von 0V an? 100V? Was ist bei dir "stark verrauscht"? Was ist 
das für ein R? Kommt das Rauschen vielleicht von dem? Ich hoffe du hast 
da keine Kohleschichtwiderstände verwendet, die Rauschen wie Hulle.

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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Michael schrieb:
> Alex Bürgel schrieb:
>> Ok: ich möchte eine hohe Spannung (bis zu 500V DC) über einen sehr
>> hochohmigen Spannungsteiler messen (R ~ 2MOhm). Leider ist das Signal am
>> Spannungsteiler stark verrauscht. Dieses Rauschen möchte ich
>> herausfiltern.
>
> bis 500V...von 0V an? 100V? Was ist bei dir "stark verrauscht"? Was ist
> das für ein R? Kommt das Rauschen vielleicht von dem? Ich hoffe du hast
> da keine Kohleschichtwiderstände verwendet, die Rauschen wie Hulle.

Sorry, die ganzen Infos hätte ich auch oben schon erwähnen können.

Also:
> bis 500V...von 0V an?
Prinzipiell ja, wobei die Genauigkeit hier nicht so wichtig ist (+/- 10% 
ist o.k.).

>Was ist bei dir "stark verrauscht"?
Die "Signal to Noise Ratio" dürfte so bei 15:1 liegen. Das Rauschen 
würde ich als "Breitbandrauschen" bezeichnen. Auf dem Oszi sieht man 
quasi nur einen breiten Balken (dessen Mittelwert sehr gut dem 
erwarteten Messwert entspricht).

>Was ist das für ein R?
Ein Standard SMD Widerstand; näheres weiß ich leider nicht.
Vielleicht noch eine Erläuterung zum Prinzip: Ich habe einen 
Vorwiderstand R_v = 2MOhm und mache damit einen Spannungsteiler mit 
einem 20kOhm Widerstand. Ich messe dann die Spannung über dem 20kOhm 
Widerstand.

Dass das Rauschen (u.A.) von dem Widerstand kommt vermute ich auch. 
Ferner werden die 500V aber noch von einem 16kHz Schaltnetzteil 
belastet, eine gewisse Welligkeit kommt also auch davon...

Gruß,
Alex

Autor: mark (Gast)
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hat es einen grund, das der spg teiler so hochohmig ist? Mist du einen 
ZK?

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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naja, wenn du deinen Spannungsteiler an 500V betreibst, nimmt man 
Widerstände, die ca. 1000V aushalten. Hab letztens nen 1:100 Teiler aus 
10k + 3x330k mit je 0,1% gebaut, ist laut Datenblatt bis 1500V fest, für 
meinen 600V Zwischenkreis also ausreichend, zumal Spitzenspannungen von 
1000V auftreten können. Wenn diese jetzt mal eine Minute (thermisch 
eingeschwungen) anliegen, sind das 1W Verlustleistung, die ich an 3 
0,5W-Widerständen verheize. Das macht sich schon etwas bemerkbar. Daher 
liegt er mit einem Gesamtwiderstand von etwa 2M garnichtmal so daneben. 
Sowas mieses wie einen Signal/Rausch-Abstand von 1:15 ist mir dabei bei 
weitem nicht passiert. Das war bei mir VIEL VIEL besser.

Autor: Klaus Ra. (klara)
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Hallo Alex,
wie wäre es denn mit Z-Dioden den hohen Spannungsanteil zu dezimieren? 
Damit verringerst Du das Widerstandsrauschen. Inwieweit die Z-Dioden 
rauschen weiss ich allerdings nicht.
Gruss Klaus.

Autor: fralla (Gast)
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ich mess 800V mit einem 600k Teier, verheizt 1W, kommt auf die 
gesammtleistung an ob man sich das leistet.

Autor: Michael (Gast)
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Klaus Ra. schrieb:
>
> wie wäre es denn mit Z-Dioden den hohen Spannungsanteil zu dezimieren?
> Damit verringerst Du das Widerstandsrauschen. Inwieweit die Z-Dioden
> rauschen weiss ich allerdings nicht.

Hint: Man zweckentfremdet Zenerdioden ganz gerne als breitbandige 
Rauschquellen...

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Ein Standard SMD Widerstand; näheres weiß ich leider nicht.
>Vielleicht noch eine Erläuterung zum Prinzip: Ich habe einen
>Vorwiderstand R_v = 2MOhm und mache damit einen Spannungsteiler mit
>einem 20kOhm Widerstand. Ich messe dann die Spannung über dem 20kOhm
>Widerstand.

Am einfachsten dürfte sein, dem 20k Widerstand einen 1µ Kondensator 
parallel zu schalten. Das ergibt eine Grenzfrequenz von 8Hz und sollte 
völlig genügen.

>Dass das Rauschen (u.A.) von dem Widerstand kommt vermute ich auch.

Nein, das ist eher unwahrscheinlich.

Nimm ganz normale 1%- MiniMELF-Widerstände, die haben das niedrigste 
Rauschen, und zwar zwei 1M in Serie und einen 20k.

Bestimmte Widerstände jenseits von 100M zeigten früher ein starkes 
Rauschen. Aber bei den modernen Bauteilen ist das heute kaum noch ein 
Thema. Auch die Kohleschichtwiderstände sind erheblich rauschärmer 
geworden.

>Ferner werden die 500V aber noch von einem 16kHz Schaltnetzteil
>belastet, eine gewisse Welligkeit kommt also auch davon...

Aha! Da kommt dein "Rauschen" her.

Kai Klaas

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