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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik DDS, Filter, Spules


Autor: Schorsch (Gast)
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Servus,

ich möchte einem DDS-Baustein ein Tiefpaßfilter nachschalten, um die 
unerwünschten Signalanteile möglichst gut zu unterdrücken. Das Filter 
soll ne Grenzfrequenz von etwa 20 MHz haben und ich frage mich gerade, 
welche Spulen ich da nehmen soll.

Ich habe bei einem anderen DDS ein TP mit fg=8Mhz aufgebaut und ganz 
normale und billige Spulen von Conrad genommen, die aussehen wie 
Widerstände. Das funktioniert eigentlich ganz gut.

Nur würde ich jetzt gerne SMD-Spulen nehmen, nur leider haben dir eine 
sehr geringe Güte. Was würdet ihr empfehlen?

Möchte die Spulen jetzt unern bestellen um dann die Erfahrung zu machen, 
dass sie völlig ungeeinet sind.

Vielen Dank.

Schorsch

Autor: Thomas S. (Gast)
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Wie wäre es mit Simulation ? Dann kannst du mit realen Güten rechnen und 
das Filter testen.

Autor: Schorsch (Gast)
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Hab ich doch gemacht. Das blöde ist, dass die Güte irgendwie keinen 
Einfluß zu haben scheint. Kommt mir auch komisch vor.

Ich simuliere übrigens mit RFSim99.

Autor: peter-neu-ulm (Gast)
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Bei dieser Frage sollte man beachten, dass der Tiefpass in einem 50-Ohm 
System verwendet wird. Selbst bei schlechter Güte beträgt der 
Verlustwiderstand des L weniger als ein Ohm. Das hat als Längswiderstand 
zwischen den 50 Ohm Innenwiderstand und den 50 Ohm Lastwiderstand wenig 
Einfluss. Oder anders gesagt: Da der Lastwiderstand von 50 Ohm die Güte 
des L sowieso vernichtet, ist der Verlustwiderstand des L uninteressant, 
was den Frequenzverlauf angeht. Nur die Dämpfung im Signalweg wird 
nennenswert erhöht.

Autor: Schorsch (Gast)
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Danke für die Antwort, wobei mir aber eins nicht so richtig in die Birne 
will. Die Güte einer Induktivität ist ja

Wenn ich mir jetzt mal so ne kleine SMD-Spule mit 150nH ansehe, dann 
steht im Datenblatt, dass die eine Güte von 13 hat, einen DC-Widerstand 
von 0,73 Ohm und die Testfrequenz ist 50 MHz.

Setzt mal jetzt mal die Frequenz und die Inuktivität in obige Formel 
ein, dann erhält man etwa 3,6 Ohm, also etwa das Fünffache.

Schorsch

Autor: Thomas S. (Gast)
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Es sind ja nicht nur die DC-Verluste , die auftreten. Verluste im Kern, 
Struverluste, Skineffekt etc. beeinflussen das noch ganz erheblich.

Autor: Schorsch (Gast)
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Oh, ich dachte die wären schon im L mit drin.

Autor: Studi (Gast)
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Das Problem mit der Güte ist dazu noch, dass sie frequenzabhängig ist. 
Mit zunehmender Frequenz geht die Güte nach unten. Deshalb geben die 
Hersteller die Güte auch meist bei relativ niedrigen Frequenzen an.

Du brauchst für das DDS ein relativ steilflankiges Filter, Analog gibt 
in den Datenblättern meist eliptische Filterstrukturen an. In der 
Richtung würd ich mal schauen. Dann heisst es halt simulieren und 
rechnen. Muratu z.B. hat ganz brauchbare Induktivitäten und auch die 
entsprechenden Daten im Datenblatt.
Denk bei den Berechungen und Simulationen daran, dass sich die Quell- 
und Lastimpedanz in den Filter transformiert und die Güte verändert. 
Stichwort Loaded_Q unloaded_Q.

hier gibt's nützliche Software: http://www.circuitsage.com/filter.html

Autor: Steven Wetzel (steven)
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Thomas S. wrote:
> Es sind ja nicht nur die DC-Verluste , die auftreten. Verluste im Kern,
> Struverluste, Skineffekt etc. beeinflussen das noch ganz erheblich.

Soll das ein Leistungsgenerator werden. Bei den Strömen haben weder 
Skineffekt noch Streuverluste einen nennenswerten Einfluss.

Autor: Schorsch (Gast)
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>Du brauchst für das DDS ein relativ steilflankiges Filter, Analog gibt
>in den Datenblättern meist eliptische Filterstrukturen an. In der
>Richtung würd ich mal schauen.

Ich habe in der Richtung auch schon mal simuliert. Zwar kann man mit 
solchen Strukturen schon bei vergleichsweise niedriger Ordnung ein sehr 
steilflankiges Filter bauen nur haben die verwendeten Bauteile 
Toleranzen und im ungünstigen Fall bekommt man im Sperrbereich dann 
gerade an der Stelle eine nur sehr geringe Dämpfung, an der z. B. eine 
unerwünschte Spektrallinie des DDS liegt. Außerdem  hat man u. U. eine 
sehr große Welligkeit (bis zu 6dB) im Durchlassbereich, wenn die 
Toleranzen ungünstig liegen.

Ich hatte daher einen einfachen Butterwoth 7. Ordnung favorisiert. 
Vorteil: keine Welligkeit im Duchlassbereich, ausreichende 
Flankensteilheit, wobei im Sperrbereich mindestens 90dB erreicht werden. 
Hier ist jetzt schon die Güte mit eingerechnet.

Ich habe keine Ahnung, was da tatsächlich erreicht werden kann.


An der Stelle vielleicht noch ne andere Frage. Ich hatte mal irgendwo 
gelesen, dass man die Spulen im Zickzack anordnen soll. Also von der 
horizontalen aus gesehen erste Spule 45° nach oben, zweite dann 90° 
wieder nach unten usw., um dadurch die Kopplung der Spulen untereinander 
klein zu halten. Sinnvoll?

Vielen Dank!

Schorsch

Autor: Studi (Gast)
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Butterworth hat natürlich weniger Welligkeit im Durchlassbereich. Muss 
du wissen inwieweit das relevant ist. Ich seh's so: Wenn du dahinter 
einen Verstärker hast, der auch einen Frequenzgang und Toleranzen hat 
musst du das Ausgangssignal eh bei jeder Frequenz kalibirieren. Analog 
hat einige DDS ICs mit Multiplizier, sodass man digital nachregel kann. 
Die Kalibrierung muss dann halt in den steuernden uC.
Das Ausgangsspektrum des DACs ist sowieso mit sin(x)/x multipliziert, 
von daher musst du eh kalibrieren.

http://www.analog.com/UploadedFiles/Application_No...


> An der Stelle vielleicht noch ne andere Frage. Ich hatte mal irgendwo
> gelesen, dass man die Spulen im Zickzack anordnen soll. Also von der
> horizontalen aus gesehen erste Spule 45° nach oben, zweite dann 90°
> wieder nach unten usw., um dadurch die Kopplung der Spulen untereinander
> klein zu halten. Sinnvoll?

Es kommt auf die Spulen an. Wenn du unshielded hast ist diese Massnahme 
durchaus sinnvoll. Luftspulen montiert man z.B. so, dass man benachbarte 
einmal liegend einmal stehend montiert. Bei Murata gibt's verschiedene 
Modelle von HF Spulen, die mit horizontaler oder vertikaler Wicklung 
erhältlich sind. Wenn sich die Spulen nah beieinander befinden würd ich 
das schon so machen.

Autor: Studi (Gast)
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Ich habe mal einen Cauer-Filter simuliert. Ergebnis sieht nicht schlecht 
aus.
Der rote Bereich stammt aus einer MonteCarlo Analyse mit den Toleranzen: 
R=1%, C=20%, L=10%, Q=20%

Kannst du selbst auch mit spielen: AADE Filter Design 
(http://www.aade.com/filter.htm)

Autor: Studi (Gast)
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