mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Filter erklären


Autor: A. R. (redegle)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
HI @ all

Ich hab mir einen Filter aufgebaut bzw. dachte das bis Gestern.
Hab aber jetst gemerkt das ich etliche Fehler hab )-;

Meine Frage jetst
Kann mir jemand erklären, was meine Schaltung so machen würde wie sie im 
Moment ist.

Autor: Иван S. (ivan)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Vin an 600 Ohm verheizen?

Autor: T. H. (pumpkin) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Andreas R. wrote:
> Meine Frage jetst
> Kann mir jemand erklären, was meine Schaltung so machen würde wie sie im
> Moment ist.

Filtern.

Das Poti und die 600Ohm bilden erstmal einen Spannungsteiler. Ist ne 
lineare frequenzunabhängige Geschichte.

Die 680Ohm und die 5.47nF bilden einen (belastetes) Tiefpassfilter mit 
der Grenzfrequenz f_TP = 42.79kHz.

Die 4.4µF und die 9559.32Ohm bilden wiederum einen Hochpassfilter mit 
der Grenzfrequenz von f_HP = 3.9Hz.

Die 1000Ohm machen nichts.

Summa summarum ein Bandpass mit der Bandbreite B von rund 42.79kHz - in 
erster Näherung, da es sich um ein nicht-entkoppeltes, unbelastetes 
Netzwerk handelt.

Autor: A. R. (redegle)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
THX erstmal

Zur Ergänzung der "Filter" ist vor meiner Vorverstärkung von meiner 
Endstufe.

@Иван S. Im Moment ja.

Ich hab noch keine Schaltung die die Brummspannung reduziert und ohne 
diesen Widerstand Brummt mein Ausgangssignal ziemlich stark.
Und bei einer Verstärkung von 400. Liegt da kaum Spannung an.


@ T. H.

Genau das dachte ich auch.
Mir sind nur 2 Zweifel gekommen.
Hab leider vorher noch nie etwas mit Filtern gemacht deswegen kanns sein 
das die Zweifel unbegründet sind.

1. Wenn ich 2 Filter hintereinander habe müssten die sich dann nicht 
gegenseitig beeinflussen weil ich keinen Impedanzwandler dazwischen 
habe?

2. Wegen dem Podi.
Wenn das Potentiometer auf 10k ohm steht, erhöht das dann nicht auch den 
effektiven Widerstand von den 680 ohm?

Nebenbei sind die Werte von 3,9Hz und 42.79kHz in Ordnung für den 
Audiobereich? Oder sollte ich bei dem Hochpass einen größeren 
Kondensator nehmen?

Autor: T. H. (pumpkin) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Andreas R. wrote:
> 1. Wenn ich 2 Filter hintereinander habe müssten die sich dann nicht
> gegenseitig beeinflussen weil ich keinen Impedanzwandler dazwischen
> habe?

Selbstverständlich, auch die Last die du noch dranhängst hat einen 
Einfluss. Daher habe ich nicht-entkoppelt geschrieben. Wenn du's genau 
wissen willst musst du die Übertragungsfunktion aufstellen.

> 2. Wegen dem Podi.
> Wenn das Potentiometer auf 10k ohm steht, erhöht das dann nicht auch den
> effektiven Widerstand von den 680 ohm?

Etwas komisch formuliert die Frage. Aber wenn ich dich richtig verstehe: 
Bezogen auf Vin ja, aber linear.

> Nebenbei sind die Werte von 3,9Hz und 42.79kHz in Ordnung für den
> Audiobereich? Oder sollte ich bei dem Hochpass einen größeren
> Kondensator nehmen?

Gewöhnlich geht man bei Audio von 20Hz bis 20kHz.

Autor: Oliver Döring (odbs)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Gewöhnlich geht man bei Audio von 20Hz bis 20kHz.

Ne. Denn wenn du mehrere solche Geräte hintereinanderschaltest, dann 
wird die Bandbreite irgendwann doch zu eng für ungetrübten Hörgenuß.

Hat man keinen Plattenspieler, braucht man eigentlich keinen Hochpaß in 
einer HiFi-Kette. Lediglich die Offsetspannung der Verstärkerstufen muß 
rausgefiltert werden. Das macht man mit Kondensatoren oder mit einem 
Servo. In beiden Fällen sollte die Grenzfreqzenz auf jeden Fall deutlich 
unterhalb von 10 Hz liegen. Nach oben hin ist es auch einfach: Langwelle 
möchte man nicht empfangen, aber auch nicht den hörbaren Hochtonbereich 
beeinflussen. 50 kHz bis 100 kHz sind üblich...

Autor: T. H. (pumpkin) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Oliver Döring wrote:
>> Gewöhnlich geht man bei Audio von 20Hz bis 20kHz.
>
> Ne. Denn wenn du mehrere solche Geräte hintereinanderschaltest, dann
> wird die Bandbreite irgendwann doch zu eng für ungetrübten Hörgenuß.

Wer schrieb etwas von einzelnen Geräten?

Zudem gehen ich jede Wette ein, dass man den Unterschied zwischen der 
Grenzfrequenz 19kHz oder 20kHz im Blindtest nicht hört. Und nach unten 
hin sind 20Hz absolut ok, Infraschall frisst Dynamik und Leistung.

Autor: Oliver Döring (odbs)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Wer schrieb etwas von einzelnen Geräten?

Wenn der CD-Player bei 20kHz bei -3dB ist, der Vorverstärker ebenso, 
dann auch noch die Endstufe, wo ist dann die Grenzfrequenz des 
Gesamtsystems?

> Zudem gehen ich jede Wette ein, dass man den Unterschied zwischen der
> Grenzfrequenz 19kHz oder 20kHz im Blindtest nicht hört. Und nach unten
> hin sind 20Hz absolut ok, Infraschall frisst Dynamik und Leistung.

Ich wette grundsätzlich nicht.

Aber beachte, daß ein Filter nicht nur filtert, sondern auch Phasen 
verschiebt, was im unteren Frequenzbereich stört. Für das Gesamtsystem 
ist eine untere Grenzfrequenz von 20 Hz akzeptabel, für eine einzelne 
Komponente nicht.

Sieht man ja auch an den Werten, die du ausgerechnet hast. Der Designer 
dieses Filters sieht es offenbar auch anders als du.

Autor: A. R. (redegle)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Danke an alle.

Habs getestet und scheint zu Funktionieren.

Oliver Döring wrote:

> Sieht man ja auch an den Werten, die du ausgerechnet hast. Der Designer
> dieses Filters sieht es offenbar auch anders als du.

Der Designer bin ich und mein Gedankengang um auf diese Werte zu kommen 
war, dass nen berechneter Filter für 20Hz auch 30Hz und höhere 
Frequenzen leicht mitfilter. Somit Filtern mehrere 
hintereinandergeschaltete Filter auch schon 50Hz und ich wollte mein 
Ausgangssignal möglichst wenig Filtern.

Eine Frage hab ich aber noch und zwar zur Phasen verschiebung.

Wie stark wirkt sich diese aus?
Ich dachte bis jetst die Phasenverschiebung währe bei jeder Frequenz 
gleich was bedeuten würde das ich keine Veränderung des Signals 
wahrnehme.

Autor: HildeK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>> 2. Wegen dem Podi.
>> Wenn das Potentiometer auf 10k ohm steht, erhöht das dann nicht auch den
>> effektiven Widerstand von den 680 ohm?

>Etwas komisch formuliert die Frage. Aber wenn ich dich richtig verstehe:
>Bezogen auf Vin ja, aber linear.
Du hast ihn nicht richtig verstanden.

Je nach Stellung des Potis müssen zu den 680 Ohm entweder nichts (Poti 
unten, ev. auch ganz oben) oder (Poti in Mittelstellung) rund 535 Ohm 
hinzuaddiert werden, wenn die Quelle 0 Ohm hat. Die Potistellung hat 
also deutlich Einfluss auf die Grenzfrequenz.

Autor: T. H. (pumpkin) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Oliver Döring wrote:
>> Wer schrieb etwas von einzelnen Geräten?
>
> Wenn der CD-Player bei 20kHz bei -3dB ist, der Vorverstärker ebenso,
> dann auch noch die Endstufe, wo ist dann die Grenzfrequenz des
> Gesamtsystems?

Hoch- oder Tiefpass? Pah...

>> Zudem gehen ich jede Wette ein, dass man den Unterschied zwischen der
>> Grenzfrequenz 19kHz oder 20kHz im Blindtest nicht hört. Und nach unten
>> hin sind 20Hz absolut ok, Infraschall frisst Dynamik und Leistung.
>
> Ich wette grundsätzlich nicht.

So?

> Aber beachte, daß ein Filter nicht nur filtert, sondern auch Phasen
> verschiebt, was im unteren Frequenzbereich stört. Für das Gesamtsystem
> ist eine untere Grenzfrequenz von 20 Hz akzeptabel, für eine einzelne
> Komponente nicht.

Nur schade, dass das menschliche Gehör keine Phasenunterschiede hören 
kann. Oder kommst du jetzt mit der Gruppenlaufzeit?

> Sieht man ja auch an den Werten, die du ausgerechnet hast. Der Designer
> dieses Filters sieht es offenbar auch anders als du.

Das beeindruckt mich jetzt weniger.


Ich darf an dieser Stelle an die ursprüngliche Fragestellung erinnern:

Andreas R. wrote:
> Nebenbei sind die Werte von 3,9Hz und 42.79kHz in Ordnung für den
> Audiobereich? Oder sollte ich bei dem Hochpass einen größeren
> Kondensator nehmen?

Und nochmal: Diese Werte sind nicht üblich, aber auch nicht falsch. 
Gewöhnlich geht man bei Audio von 20Hz bis 20kHz. Was willst du damit 
überhaupt erreichen?

Autor: Oliver Döring (odbs)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Naja.

Die ganze Welt legt Hifi-Komponenten auf untere Grenzfrequenzen von 
wesentlich weniger als 20 Hz und obere Grenzfreqzenzen von wesentlich 
mehr als 20 kHz aus. Aus gutem Grund. Schau dir einen beliebigen 
Endstufen-Schaltplan aus dem Netz an und rechne das vorgefundene 
Eingangsfilter nach.

Aber mach's gerne anders, wenn's dir besser gefällt.

Übliche Werte sind tatsächlich eher 5 Hz und 50 kHz.

Autor: A. R. (redegle)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
HildeK wrote:
> Je nach Stellung des Potis müssen zu den 680 Ohm entweder nichts (Poti
> unten, ev. auch ganz oben) oder (Poti in Mittelstellung) rund 535 Ohm
> hinzuaddiert werden, wenn die Quelle 0 Ohm hat. Die Potistellung hat
> also deutlich Einfluss auf die Grenzfrequenz.

Genau das meinte ich.
Wenn ich den auf 9320ohm stelle hat der Filter einen Widerstand von
10k ohm und somit müsste der Filter bei ca 3000Hz liegen.
Und mein Frequenzbereich währe stark eingeschränkt.

Also kann man dagegen was machen oder sollte ich den Filter ganz 
weglassen?

Einen zusätlichen Op als Impedanzwandler möchte ich nur sehr ungerne 
verwenden.

T. H. wrote:
> Und nochmal: Diese Werte sind nicht üblich, aber auch nicht falsch.
> Gewöhnlich geht man bei Audio von 20Hz bis 20kHz. Was willst du damit
> überhaupt erreichen?

Ich wollte mögliche Störungen woher auch immer aus meinem Signal 
herrausfiltern. Z.B. Störungen welche sich in die Signalleitung 
einstreuen.

EDIT:
Ich könnte vielleicht statt dem 5,47 nF Kondensator einen 470pF 
Kondensator nehmen dann hätte ich bei 10kohm eine Grenzfrequenz von 
33,8kHz aber ohne Podi bei 680ohm eine Grenzfrequen von weit über 
100kHz.

Autor: HildeK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Also kann man dagegen was machen oder sollte ich den Filter ganz
>weglassen?
OP hätte ich jetzt gesagt, aber:
>Einen zusätlichen Op als Impedanzwandler möchte ich nur sehr ungerne
>verwenden.
Naja, ich kenne den Rest der Schaltung nicht. Wenn die Quelle 
ausreichend niederohmig ist, kann das Filter auch vor das Poti kommen - 
die Entkopplung ist dann der (hoffentlich) niedrige Ausgangswiderstand 
der Quelle.
Dann den 1k-Widerstand weglassen, deinen 9559.32 Ohm ersetzt das Poti - 
übrigens ein komischer Wert, der an dieser Stelle von niemandem 
eingesetzt würde, ebenso die 4,4uF - dann könnte weitgehend die 
Filterkurve herauskommen, die du dir vorstellst. Der Eingangswiderstand 
der nachfolgenden Schaltung sollte dann aber schon deutlich höher als 
10k sein.
Im Hochpassteil kannst du ruhig 4,7µF verwenden, das macht bei 
mindestens 10% Toleranz des Elkos wirklich nichts aus.
Ich persönlich halte den Hochpass aber für überflüssig, denn ich wette 
fast, dass sowohl deine Quelle als auch deine Senke beide einen Elko 
drin haben, der mit dem Rest der Schaltung sowieso einen Hochpass bei 
einigen Hz (... 5-20 Hz) bilden.

Ich habe jetzt nicht über die Notwendigkeit bzw. Nutzlosigkeit des 
Filters nachgedacht - dazu fehlen mir die Infos, in welchem Umfeld sie 
betrieben wird und was du eigentlich damit bezwecken willst.

Autor: T. H. (pumpkin) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
HildeK wrote:
>>> 2. Wegen dem Podi.
>>> Wenn das Potentiometer auf 10k ohm steht, erhöht das dann nicht auch den
>>> effektiven Widerstand von den 680 ohm?
>
>>Etwas komisch formuliert die Frage. Aber wenn ich dich richtig verstehe:
>>Bezogen auf Vin ja, aber linear.
> Du hast ihn nicht richtig verstanden.
>
> Je nach Stellung des Potis müssen zu den 680 Ohm entweder nichts (Poti
> unten, ev. auch ganz oben) oder (Poti in Mittelstellung) rund 535 Ohm
> hinzuaddiert werden, wenn die Quelle 0 Ohm hat. Die Potistellung hat
> also deutlich Einfluss auf die Grenzfrequenz.

Sag ich doch. 535Ohm stimmt auffallend.

Autor: A. R. (redegle)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich hab mir vor kurzem eine Endstufe aufgebaut.
OP als Nichtinvertierender Verstärker.
Verstärkungsfaktor 20.

Wenn ich meinen Laptop voll aussteuer wird die Endstufe nicht voll 
ausgesteuert.

Also musste nen Vorverstärker her.
Nichtinvertierender Verstärker.
Verstärkungsfaktor 22.

Und vor diesem Vorverstärker befindet sich der Filter.

Das Problem ist wenn ich meinen Digitalen Ausgang 440Fach verstärke 
senke ich die effektive Auslösung. Also die Musik höhrt sich komisch an.

Deswegen wollte ich nen Podi benutzen damit ich ne hohe Auflösung 
beibehalten kann. Also digitales Signal auf maximal und Analog über Podi 
runtergeregelt.

Das nächste Problem ist aber dass das Podi auch wenn ich Tiefpass weg 
lasse auch den Hochpass beeinflusst.

Ich werde aber Heute im laufe des Tages einmal den Filter überbrücken 
und schauen was dabei rauskommt.

Autor: HildeK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ T. H. (pumpkin)
>>>Bezogen auf Vin ja, aber linear.
>> Du hast ihn nicht richtig verstanden.
Dann hatte ich dich nicht richtig verstanden. Speziell der Ausdruck 
"aber linear" veranlasste mich, an ' nicht frequenzabhängig' zu 
denken. Wie war es denn gemeint?

@ Andreas R. (redegle)
>Und vor diesem Vorverstärker befindet sich der Filter.
Was war der Grund für diese Entscheidung? Was willst du damit erreichen?
Dein Ausgang vom PC ist bereits bandbegrenzt auf rund 20 kHz.

>Das Problem ist wenn ich meinen Digitalen Ausgang 440Fach verstärke
>senke ich die effektive Auslösung.
Der 'Digitale Ausgang' ist doch nicht mehr digital an der Buchse - da 
kommt doch ein analoges Signal heraus! Du verstärkst doch analog.

>Also die Musik höhrt sich komisch an.
Was ist 'komisch' in diesem Zusammenhang?
Ich vermute mal, das liegt an etwas Anderem. Hört sich denn die Endstufe 
gut an, wenn du z.B. einen normalen CD-Spieler anschließt?

>Deswegen wollte ich nen Podi benutzen damit ich ne hohe Auflösung
>beibehalten kann. Also digitales Signal auf maximal und Analog über Podi
>runtergeregelt.
Ich glaube nicht, dass es merklichen Einfluss hat, wenn du mit dem 
PC-Lautstärkesteller den Pegel runternimmst. Ohne die Soundkarten 
schaltungstechnisch zu kennen: da ist da bestimmt eine steuerbares 
Analogpoti eingebaut. Lege die Verstärkung deines VV so aus, dass bei 
max. Pegel vom PC deinen Endstufe voll ausgesteuert ist. Wenn du es 
leiser haben willst, nimm den Lautstärkesteller vom PC.

>Das nächste Problem ist aber dass das Podi auch wenn ich Tiefpass weg
>lasse auch den Hochpass beeinflusst.
Da du keinen Trennverstärker zusätzlich willst, hatte ich ja 
vorgeschlagen, das gesamte Filter vor das Poti zu setzen. Also:
Ausgang Vorstufe - 680 Ohm - 5,6nF - 4,7µF - 10k-Poti - Eingang von 
Endstufe. Das sollte es eigentlich sein.


Nebenbei: "Podi" ist IMHO die falsche Abkürzung, "Poti" kommt von 
Potentiometer.

Autor: Oliver Döring (odbs)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bei den meisten Soundkarten oder Chipsätzen regelt man die Lautstärke 
tatsächlich auf der digitalen Ebene. Man kann nämlich auch die internen 
digitalen Mischer übersteuern, wenn man mehrere Eingangssignale addieren 
lässt. Die ganze Technik ist schon ziemlich grausam.

Deshalb ist es auch nicht toll, die Soundkarte herunterzuregeln und dann 
anschließend analog zu verstärken. Da holt man den ganzen Rauschmüll von 
unten hoch und hört ggf. nur noch mit 8 bit Auflösung.

Warum änderst du nicht entsprechend den Verstärkungsfaktor der Endstufe? 
In gewissen Grenzen geht das ohne großen Aufwand. Wenn man es sauber 
machen möchte, muß das Poti von einer niedrigen Impedanz angesteuert 
werden und seinerseits in eine hohe Impedanz arbeiten. Einen sehr 
schönen Puffer kann man schon aus vier Transistoren aufbauen.

Autor: T. H. (pumpkin) Benutzerseite
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
HildeK wrote:
> @ T. H. (pumpkin)
>>>>Bezogen auf Vin ja, aber linear.
>>> Du hast ihn nicht richtig verstanden.
> Dann hatte ich dich nicht richtig verstanden. Speziell der Ausdruck
> "aber linear" veranlasste mich, an ' nicht frequenzabhängig' zu
> denken. Wie war es denn gemeint?

Beim allerersten Nachdenken war es auch so gemeint, was natürlich Unsinn
ist - ich dachte dabei an den Knotenpunkt des Poti's. Letztendlich
meinte ich aber die Widerstandsänderung (des Poti's) an sich - was
beliebig wenig hilft, da sich der (fürs Filter ausschlaggebende)
Quellwiderstand natürlich nicht linear ändert. Im Anhang ein Plot für
Andreas (beachte die "unterste" Grenzfrequenz).

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.