Eines gleich an erster Stelle, es soll hier NICHT um Audiophoole
Musikverbiegung gehen. Ich habe eine Idee für ein Retro-Messgerät
(Frequenzzeiger) in Röhrentechnik.
Dazu bräuchte ich ein Paar aus Hoch- und Tiefpaß 2. Ordnung um 1kHz,
Güte 0,7
Meine Frage wäre wie man das vernünftig mit jeweils einem einzelnem
Röhrensystem pro Zweig lösen könnte, z.B. mit je einer halben ECC83.
(niederohmige Quelle und hochohmiger Abschluß wären vorhanden)
Die näherliegende Variante wäre ein Sallen-Key-Filter, siehe z.B.
https://www.ti.com/lit/an/sloa024b/sloa024b.pdf für mehr Mathematik und
http://sim.okawa-denshi.jp/en/OPseikiLowkeisan.htm für einen
Online-Rechner zur schnellen Dimensionierung.
Mit einer ECC83 als Kathodenfolger käme ich auf eine innere
"Verstärkung" von ca. 0,95 also etwas weniger als ein OpAmp als Idealer
Spannungsfolger. Ich stecke leider fest darin wie ich die Formeln
umstellen müßte um Verhältnisse zwischen den Kondensatoren und
Widerständen damit neu zu berechnen.
Die andere Variante wäre ein Multiple-Feedback-Filter, da gibt es
ebenfalls einen schönen Online-Rechner dazu
http://sim.okawa-denshi.jp/en/OPtazyuLowkeisan.htm
Hier käme ich mit einer halben ECC83 auf eine nutzbare
Spannungsverstärkung von ungefähr 50, was auch wieder erheblich weniger
als ein idealer OpAmp wäre.
Könnt ihr abschätzen wie schlimm die Filter jeweils darauf reagieren daß
ein einzelnes Röhrensystem mit begrenzter Verstärkung kein idealer OpAmp
ist?
Oder ganz andere Ideen um die Filterfunktion zu verwirklichen?
A-Freak schrieb:>> Könnt ihr abschätzen wie schlimm die Filter jeweils darauf reagieren daß> ein einzelnes Röhrensystem mit begrenzter Verstärkung kein idealer OpAmp> ist?>
Nimmst du LTspice und simulierst die Schaltung mit einer Triode einer
ECC83. LTspice-Modelle für die Triode gibt es wie Sand am Meer und
Modelle für Widerstände sowie Kondensatoren sind in LTspice eh
vorhanden.
Beachte, dass die Parameter von Elektronenröhren weitreichende
Toleranzen haben (können).
Gruß
Old
A-Freak schrieb:> Mit einer ECC83 als Kathodenfolger käme ich auf eine innere> "Verstärkung" von ca. 0,95
Das liegt am Durchgriff.
Verwende eine Pentode oder eine Cascode, mit der ECC88,
als Katodenfolger.
Danke, Simulieren könnte ich das schon, aber dann einfach Werte zu
verändern und sehen was heraus kommt ist nicht meine Art
Ich suche etwas grundlegenderes Verständnis
Mir geht es ehr um Fragen wie sich jetzt beide Filtertopologien
grundsätzlich verhalten, welche in so einem Fall aus welchen Gründen
besser paßt, oder Faustregeln daß z.B. die leerlaufverstärkung bei MFB
jetzt größer 100*Q sein müßte oder sowas in der Art
> Mir geht es ehr um Fragen wie sich jetzt beide Filtertopologien> grundsätzlich verhalten, welche in so einem Fall aus welchen Gründen> besser paßt,
Solche Infos über filter hab ich auch schon mal gesucht. Das Wissen was
über die üblichen Bücher oder App Notes hinausgeht ist schwierig zu
finden. Ist Firmenintern oder in den Klöpfen von einzelnen Leuten die
nicht unbedingt Lust haben in der Rente ein Buch zu schreiben.
Das einzige was ich beisteuern kann: Sallen-Key Tiefpassfilter neigen
dazu bei hohen Frequenzen wieder durchlässig zu werden wenn der
Verstärker in seiner Verstärkung nachlässt (weil die passiven Elemente
dann das Signal durch lassen). Multiple-Feedback hat das Problem nicht
bzw. weniger.
Und es ist eine gute Idee einen hochpoligen Filter aus Elementen
2.Ordnung zu bauen die man hintereinander schaltet. In der Simulation
kann man sich die Verstärkung auf jeder Zwischenstufe anschauen. Wenn
das Signal zu hoch wird (Clipping) bevor es in einer späteren Stufe
wieder weg gedämpft wird, dann die Stufen in einer anderen Reihenfolge
anordnen.
> Filter baut man vorzugsweise mit OPVs auf, z.B. mit dem K2-W:
OPVs sind gut, aber in diesem Fall hier kann man auch mit einzelnen
Verstärkerstufen arbeiten. Kathodenfolger für Sallen-Key und
Kathodenschaltung für Multiple-Feedback.
A-Freak schrieb:> Könnt ihr abschätzen wie schlimm die Filter jeweils darauf reagieren daß> ein einzelnes Röhrensystem
Hallo,
Du gehst von Ansätzen aus, die für Schaltungen mit Operationsverstärkern
gedacht sind. Operationsverstärker haben am Ausgang üblicherweise nahe 0
Ohm Ausgangswiderstand. Sobald rückgekoppelt wird, wie bei "multiple
feedback" üblich, wird von diesen 0 Ohm ausgegangen.
In den Röhrenschaltungen sind die Ausgangswiderstände etwas höher, so
daß man eher Literatur aus dem Röhrenzeitalter zu Rate ziehen sollte.
mfg
A-Freak schrieb:> Könnt ihr abschätzen wie schlimm die Filter jeweils darauf reagieren daß> ein einzelnes Röhrensystem mit begrenzter Verstärkung kein idealer OpAmp> ist?
Wenn es geht, nimm einen MFB Filter. Sallen Key ist nur notwendig, wenn
ein sehr hoher Eingangswidersand und nicht-invertierende Phase nötig
sind.
Ich habe dein Beispiel kurz mit einem Opamp mit Gain=50, BW=100kHz und
Rout=500 in FilterSolution eingegeben.
Das gibt dir einen ersten Anhaltspunkt, wie empfindlich die Schaltung
auf nicht-ideale Opamps ist. Der Design-Widerstand ist in beiden Fällen
10k (*).
Gruss,
Udo
(*) Wenn ich die Schaltung hochohmiger mit 100k simuliere, dann werden
beide Schaltung etwas besser, der endliche Ausgangswiderstand des
Opamps spielt dann nicht mehr eine so grosse Rolle, allerdings wird die
Schaltung empfindlicher auf Störungen.
Gegenüber (fast) idealen OPVs kommen bei Elektronenröhren ganz allgemein
und Trioden im speziellen dann solche nicht ideale und
störende/beeinflussende Effekte wie Steuergitter(anlauf)strom und
Millerkapazität hinzu.
Gruß
Old
Meine Antwort bezieht sich ausschließlich auf Filter mit
Operationsverstärkern.
Eme allgemeine Antwort darauf, was die "beste" Filterstruktur ist, ist
nicht möglich.
Man muss immer einen Kompromiss zwischen - oft gegenläufigen -
Eigenschaften finden, wobei es ganz besonders auf die Anforderungen
ankommt:
* Filter-Ordnung (Dämpfungsanforderungen)
* Frequenzbereich
* Abstimm-Forderungen
* Toleranzempfindlichkeiten (aktiv und passiv).
Zu den bereits genannten Strukturen 2. Ordung lässt sich sagen:
* Sallen-Key-strukturen haben relativ geringe aktive Empfindlichkeiten
(auf Nichtidealitäten der OP-Verstärker) und relativ hohe
passiv-Empfindlichkeiten (auf Toleranzen von R und C);
* Mehrfach- (Zweifach-) Gegenkopplungsstrukturen haben relativ hohe
aktive und bessere passive Empfindlichkeutem
* Den besten Kompromiss bei den Empfindlichkeiten bieten die
GIC-basierten Strukturen (aktive L-Nachbildung bzw. FDNR-Topologie)
Schau mal hier http://www.hifi-forum.de/viewthread-111-5187.html#10, da
geht es um Dein Thema. In dem Beitrag wird unter anderem auf eine
Simulation mit LT-Spice verwiesen
(http://bilder.hifi-forum.de/max/861712/klangverbieger_680278.jpg),
vielleicht bringt Dich das ja weiter.
Evtl. wäre auch das Buch "abc der Niederfrequenztechnik" von Klaus K.
Streng was für Dich. Ich habe gerade mal in meinem Exemplar (Auflage von
1969) nachgeschaut, da wird dieses Thema im Kapitel 9.4 behandelt. Dort
gibt es auch ein praktische Beispiel mit Röhren (ECC82, Flankensteilheit
20dB/Oktave). Das Buch ist noch antiquarisch erhältlich
(https://www.eurobuch.com/buch/nr/5fbeb93f92e664a85121e74079e48e54.html),
Prteis um die 12€. Wenn Du auf diesem Gebiet noch mit Röhren unterwegs
bist, kann ich Dir dieses Buch empfehlen und bei ca. 12€ macht man da
auch nicht viel verkehrt.
Im Prinzip wollte ich es ungefähr so machen, allerdings habe ich heute aufgegeben. Die tatsächliche Filterfunktion zu simulieren ist das eine, bekomme ich gut genug hin.
Die gewünschte Funktion unter den Umständen einer Röhre als sehr nicht-idealen OpAmp vorauszuberechnen geht weit über meine Fähigkeiten hinaus.
Vielelicht wickel ich doch besser eine Spule mit 2 bis 3H
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