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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik einstellbarer RC Tiefpassfilter


Autor: Ben (Gast)
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kennt sich jemand da aus wie man die Grenzfrequenz variabel einstellen 
könnte? Will mit avr lautsprecher ansteuren (PWM), dann ein RC glied 
dazwischenscahlten dass ich eine sinus spannun bekomme! natürlich will 
ich verschiedene töne ausgeben, deshalb brauche ich ein variables RC 
filter? oder habt ihr sogar eine andere lösung?

Autor: Oops (Gast)
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Hi Ben,

so ist das nicht ganz richtig.
Die eigentliche Frequenz bestimmst Du über die PWM-Parameter.
Das RC-Glied ist in der Regel fest und bestimmt die oberste Frequenz.
Es integriert Dein PWM-Signal. Die PWM wird kontinuierlich verändert und 
ergibt nach der Integration die Schwingung.

Gruss

Oops

Autor: Ben (Gast)
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damit ich ein sinus signal erzeugen kann muss ich doch auch ein pwm von 
+5V/-5V erzeugen können? +5V/0V geht nicht oder? wie würde ich ein 
solches Siganl erzeugen?

Autor: Oops (Gast)
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Hi Ben,

>damit ich ein sinus signal erzeugen kann muss ich doch auch ein pwm von
>+5V/-5V erzeugen können?

Nicht zwingend.
Angenommen Du erzeugst PWM zwischen +5 und 0V. (Das ist am einfachsten 
bei 5V Versorgungsspannung):
Nach dem RC-Tiefpass erhälst Du dann eine Schwingung mit 2,5V 
Gleichspannungsanteil, die sich zwischen +5 und 0V aufhält.
Den Gleichspannungsanteil, kannst Du mit einem Kondensator abtrennen.
Dann erhälst Du eine Schwingung zwischen +2,5V und -2,5V.

Falls Du wirklich +5V und -5V brauchst, müsstest Du noch die -5V an sich 
in der Schaltung haben. Dann könnstest Du mit zwei zusätzlichen 
Transistoren die Schwingung zwischen +5V und -5V erzeugen. (Nicht ganz 
bis +-5V, wegen dem Arbeitswiderstand).

Gruss
Oops

Autor: Oops (Gast)
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Hi Ben,

noch ergänzend:
>damit ich ein sinus signal erzeugen kann muss ich doch auch ein pwm von
>+5V/-5V erzeugen können?

Genaugenommen, hat die Eigenschaft einer Wellenform, nämlich sinusförmig 
zu sein, nichts damit zu tun zwischen welchen Extremwerten sich diese 
Wellenform bewegt. Das hast Du sicher auch nicht so gemeint. Es klingt 
aber so.
Du kannst auch einen Sinus zwischn +150V als Minimum und +800V als 
Maximum erzeugen. Es ist immer ein Sinus (mit einem 
Gleichspannungsanteil).

Gruss
Oops

Autor: Ben (Gast)
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besten dank erstmal für die kompetente antwort! etwas habe ich aber 
trotzdem noch nicht kappiert: beispielsweise will ich einen ton mit 
440Hz ausgeben! dann müsste ich meiner meinung nach einen tiefpass mit 
grenzfrequenz bei 440Hz haben, damit alle oberschwingungen eliminiert 
werden und nur die grundschwingung von 440Hz übrigbleibt?! wenn ich 
jetzt dieses Filter fix mache, also das heisst grenzfrequenz bei 440Hz 
nicht verstellbar! dann will ich einen ton mit 800Hz ausgeben aber die 
grenzfrequenz ist jetzt ja bei 440Hz eingestellt, d.h. ton wird 
gedämpft, was ich ja eigentlich nicht will...??? deshalb denke ich dass 
ich ein variables rc filter brauche???

Autor: HildeK (Gast)
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Die PWM wirkt wie eine Multiplikation von PWM-Frequenz mit 
Nachrichtenfrequenz. Spektral hast du die Nutzfrequenz (mit ihren schon 
immer vorhandenen Oberwellen) und dann die PWM-Frequenz. Höherfrequent 
dann noch weitere Mischprodukte. Durch das Filter musst du die 
PWM-Frequenz wirksam dämpfen und alles was darüber liegt.
So kann in deinem Beispiel ein Filter mit 10kHz gut sein, wenn deine 
PWM-f bei z.B. 50 kHz liegt. Und dann sind sowohl 440 Hz, 800 Hz oder 
auch 8kHz mit dem gleichen TP zu erledigen.

Autor: THM (Gast)
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Vielleicht hilft dir der MAX275 weiter.
Guch' dir die Application-Note mal an.
Zu kriegen ist das Teil bei Reichelt.

Autor: Oops (Gast)
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Hi Ben,

>beispielsweise will ich einen ton mit 440Hz ausgeben! dann müsste ich meiner 
>meinung nach einen tiefpass mit grenzfrequenz bei 440Hz haben

Einer mit 440Hz würde es zwar tun, aber beispielsweise auch einer mit 
500Hz. Oder 600Hz.

Das hängt vor allem davon ab, welche Oberwellen das Signal enthält mit 
dem Du die Pulsbreite steuerst. Nehmen wir mal an, das 440Hz Signal wäre 
absolut rein, dann hättest Du auch keine Oberwellen davon.

Das RC-Filter dient nicht dazu die Oberwellen des Nutzsignals zu 
filtern.
Es ist zweckmäßiger (und auch korrekter) das RC-Glied als 
Mittelwertbildner zu betrachten. Es bildet den Mittelwert über mehrere 
Schwingungen der PWM Frequenz (die etwa im zwei bis dreistellingen 
KHz-Bereich liegt). Als Filter betrachtet kann seine Grenzfrequenz also 
eher dort angesiedelt sein.

In der Praxis wird man die grösste zu übertragende Nutzfrequenz (also 
etwa 800Hz) nehmen, die verdreifachen also 2400 und dies als 
Grenzfrequenz des RC-Gliedes nehmen. Grenzfrequenz heisst ja: Halbe 
Signalamplitude).
Das klingt wiedersprüchlich ist aber einfach als sich an der 
PWM-Frequenz zu orientieren. Würde man das tun und dabei der Betrachtung 
als Mittelwertbildner nähertreten, müsste man tau des RC-Gliedes 
betrachten. Ich habe mir das noch nie aus der Richtung überlegt, meine 
aber, das ich etwa eine Anpassung an den PWM-Mittelwert innerhalb von 3 
* tau ausprobieren würde.

Also, der Knackpunkt ist hier der Oberwellengehalt des Nutzsignals 
(Deiner 400 oder 800Hz) nicht der absoluter Wert seiner Frequenz. Wäre 
die Grenzfrequenz tatsächlich so niedrig würden die 400Hz ja schon um 
die Hälfte gedämpft werden.
Das Du aber andereseits, mit einem Microcontroller keine reinen 400Hz 
erzeugen kannst ist auch klar. Von daher macht Deine Frage schon Sinn 
und man müsste sich, unter Berücksichtigung der genannten Punkte, 
überlegen, wie tief man die Grenzfrequenz setzt.

Gruss
Oops

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