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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik bandpass filter + lm3915


Autor: PeterB (Gast)
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hey leute!

Hab wieder mal eine Frage.

Im Bild ist ein Teil aus meiner Schaltung (Spektrum Analysator).
Was haltet ihr davon? Kann man das so realisieren?

lg Peter

Autor: PeterB (Gast)
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GND von Audiosignal ist gegen Masse geschalten.

Autor: holger (Gast)
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>Was haltet ihr davon?

Nichts. Mach einen Schaltplan auf dem man sehen kann
welcher Op für was zuständig ist. Das was du da gemalt
hast schaut sich kein Mensch an. Bauteilwerte schreibt man
an die Bauteile. Glaubst du das irgendjemand Bock hat erstmal
in deine Liste zu schauen?

ICs ohne Bezeichnung sind natürlich auch super.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Du hast 6 Bandpässe hintereinander gesachltet, aha...

Dann gehst Du mit der NF auf einen LED Kettenansteuerschaltkreis. Kann 
der die NF Wechselspannung gleich so verarbeiten? Nein, du musst diese 
noch gleichrichten. hast ja noch zwei OPVs über. Kannst also hier noch 
einen Logarithmischen Gleichrichter aufbauen.

Dann musst uns (nachdem Du nen neuen Schaltplan gemalt hast) erklären, 
warum du 6 Bandpassfilter hinerteinander geschaltet hast, bitte ;)

Pin 3, 5, 10 und 12 von IC1 müssen an 9Volt. IC2 ebenmäßig.

Viele Grüße
Axelr.

Autor: Icke (Gast)
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@axelr
Der LM3915 ist schon Logarithmisch.

@PeterB
Wenn du eine Mailadresse angibst sende ich dir komplette Unterlagen zu 
einem 7 Kanal Spectrum Analyzer mit LM3915.

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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der schaltplan sieht fürchterlich kompliziert aus

gruss k.

Autor: PeterB (Gast)
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ja sry liegt daran, dass ich 2 quad ic's genommen habe. werd aber single 
nehmen.

@axel: aus dem datenblatt des IC's habe ich es entnommen.
Warum gehört der an 9V??

@Icke: Ja sehr gerne. bahnpetzi@gmail.com   extra angelegt ;)

Ich schalte 6nach der Reihe, da dadurch ja der Bandpass genauer wird ;)
Sagt mir zumindest FilterPRO

lg Peter

Autor: MaWin (Gast)
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> Was haltet ihr davon?

Nichts.

Du hast nur 1 Kanal eines Spektrum-Analyzers ?

Du willst davon 10 aufbauen ?

Lieber nicht.

Deiner ähnelt dem aus der Elrad 9/1979, also von vor 30 Jahren, 
allerdings hat Tim Orr erkannt, daß man auch einen Spitzenwertdetektor 
braucht, und kam mit deutlich weniger Bauteilen aus, dank Multiplexing.

Schon deine Filter sind offenbar aus den Fingern gesogen.
Denk dran, daß ein Tiefpass reicht, weil man das Signal vom anderen 
Tiefpass niedrigerer Grenzfrequenz abziehen kann um einen Bandpass zu 
erhalten.

Der LM3915 enthält bereits eine Strombegrenzung, die Widerstände an den 
LEDs sind sinnlos. Und warum 2 davon ? Stereo :-)

Schau dir mal
 Audio Spektrum-Analyzer-Display: BA3826/30/33-35 (Rohm)
an.

Heute baut man das mit 1 uC per FFT:
http://www.youritronics.com/led-bar-audio-spectrum-analyzer/
http://mehilainen.homeip.net/analyzer/analyzer.html

Ein ATmega8 reicht nicht ganz:
http://elm-chan.org/works/akilcd/report_e.html

(es wäre also ein Ziel der Zeit, so was mit 10 x 10 LEDs auch mit einem 
ATmega8 hinzubekommen).

Autor: PeterB (Gast)
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naja ich habs mit FilterPRO von TI probiert, da sind die Kurven bei 
vielen OpAmp steiler.
Ich machs deswegen Analog, weil ich eig neuling in diesem Gebiet bin.
Lerne eig. Elektrobetriebs- und Maschinenbautechniker. Dieses Projekt 
dient rein zur selbstständigen Weiterbildung. =)

Also Filter hab ich aus FilterPRO gezogen, nicht aus den Fingern.

2LED's weil es nicht einfach so dasteht wenns fertig ist, sondern is 
wird ein Rahmen mit Rechtecken (so eine Art Matrix).

Autor: PeterB (Gast)
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meinst du mit Multiplexing das ich z.B.: einen LPF mit 20kHz baue, das 
Signal dann an einen Bar und zur nächsten Filterstufe führe, dann wieder 
auf 16kHz usw.?

Autor: Matthias (Gast)
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Nutze zwar einen lm3916, aber dafür muss ich kein neues Thema öffnen.

Mein Ziel ist es auch Bandpassfilter zu nutzen um mit den einzelnen 
Bändern Lm3916 anzusteuern. Dies hier wird die Platine für 13 
Bandpassfilter. Mir ist noch eingefallen, dass ich gerne den linken und 
rechten Kanal einzelnd darstellen möchte.

Also 13 Bänder für den Analyzer und nochmal 2 LED Anzeigen für je den 
kompletten linken und rechten Kanal.
Im Anhang mal die Shematic. Da fehlen nun noch die Schnittstellen für 
Spannungsversorgung.

Bitte schaut euch mal den Teil oben links genauer an.
Meine Idee:
2 Verstärker um ein Audiosignal von 0,7Vss auf den gewünschten Wert zu 
bringen. Dazu nutze ich ein Stereo-Poti (dafür die JP2,3)

Danach gingen mir die Ideen aus. Hab einfach einen Addierer mit V=1 
erdacht, um das Signal zu mischen und auf die 13 BPF zu geben.
Das Signal aus den beiden Verstärker nutze ich jedoch auch, um 2 
Verstärker anzusteuern, die das Signal um ca. 0,65V (Die Diodenspannung) 
anheben, um nach dem Gleichrichten wieder bei ca. 0V rauszukommen. Wenn 
ich das nicht mache, bringt mir die Gleichrichtdiode Kopfzerbrechen.

Alle Ausgänge (die 13BPF und die beiden Kanäle) werden später einmal auf 
die LM3916 Platine geführt, um von dort aus zu den LED's zu kommen.


Welchen Wert sollte ich für die beiden Eingangskondensatoren wählen?
Gibt es eine bessere Methode für eine solche Schaltung?
Hat jemand Schaltpläne / andere Realisierungen?

Als OP's nutze ich übrigens TL054AIDR. konnte aber nur einen 
pinkompatibelen bei EAGLE finden.

Autor: Radieschen (Gast)
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>Im Anhang mal die Shematic.

Wo?

Autor: Matthias (Gast)
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Hier der Plan als PNG, hoffe die Größe ist akzeptabel.

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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Hallo matthias,

ich hab jetzt nicht genau nachgedacht ... aber ich finde deine Filter
sehen merkwürdig aus.
Wie gross die jeweiligen C und R sind sieht man auch nicht.
Diese Info könnte aber gerade bei Filtern entscheidend sein.

Zudem vermisse ich Bandpässe für die mitleren Stufen.

Zudem fehlt am Ausganselko der Entladewiderstand

Warum willst Du dir das Leben so schwer machen?

Nimm doch einfach ein einziges -> Stichwort "switched capacitor Filter"
und stimm das schrittweise durch.

Die Sample und Hold machen die LM doch von hause aus

Gruss Klaus

Autor: Honigmelone (Gast)
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Für die Dioden auf jeden Fall Schottkys verwenden, z.B. BAT85.

Das mit dem Biasing klappt nur teilweise, weil der Spannungsabfall an 
den Dioden in den Gleichrichtern von der Signalhöhe hinter den 
Bandpaßfiltern abhängt, der von der Biasing-Diode D17 aber konstant ist. 
In jedem Fall solltest du den Gleichrichter-Caps noch Widerstände 
parallelschalten, damit der Spannungsabfall in den Gleichrichterdioden 
nicht allzu sehr schwankt. Brauchst du auch für die Rücklaufzeit.

Den Gleichrichter-Dioden würde ich noch Widerstände von ein paar hundert 
Ohm in Serie schalten, um die Ausgänge der OPamps von den kapazitiven 
Lasten zu entkoppeln und deren Ladeströme zu begrenzen.

Autor: Matthias (Gast)
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Ich kann mir grad nicht vorstellen, dass das schnell genug funktioniert 
mit den switched Capacitor Filtern, da ich das ganze ja dann sehr oft 
pro sekunde durchgehen muss.

Ich lese mich mal ein. das würde mein Projekt ja unglaublich 
vereinfachen.

Ich verstehe nicht, warum die Spannungshöhe an den Gleichrichtdioden 
schwankt. Um was für einen Wert würde es denn da gehen. Die 
Ausgangsspannung hat max 3V.
Der Tipp mit den Shottkys: bestimmt wegen schnelleren Schaltzeiten. Ok 
das werde ich wohl übernehmen. Kann nicht schaden, auch wenn ich ja nur 
das Audio-Signal visualisieren möchte und keine perfekten Spektren 
messen muss.

Ja super, dass ihr das mit den Entladewiderständen bemerkt habt. Da muss 
ich womöglich etwas experimentieren, um schöne weiche Übergänge zu 
erreichen.

Die Filter sind übrigens ganz normale Multiple Feedback Bandpassfilter
http://sound.westhost.com/p63-f1.gif

[quote]Zudem vermisse ich Bandpässe für die mitleren Stufen.[/quote]
Das verstehe ich nicht. Die einzelnen Mittenfrequenzen bestimme ich 
einfach durch die Dimensionierung der Bauteile. Der Aufbau des BPF 
sollte der gleiche bleiben.

Autor: Schinkensandwich (Gast)
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>Ich verstehe nicht, warum die Spannungshöhe an den Gleichrichtdioden
>schwankt. Um was für einen Wert würde es denn da gehen. Die
>Ausgangsspannung hat max 3V.

Nimm an, du willst einen Dauersinus anzeigen. Unmittelbar am Anfang ist 
der Cap hinter dem Gleichrichter dann ungeladen und es beginnt Strom 
durch die Gleichrichter-Diode zu fließen. Solange wie der Cap aufgeladen 
wird, liegt also rund 0,7V über der Diode, je nach Strom natürlich. Wenn 
der Cap vollständig aufgeladen ist, fließt aber kein Strom mehr durch 
die Diode, also fällt auch keine Spannung mehr an ihr ab.

Die Bias-Korrektur funktioniert also nur solange, in erster Näherung, 
wie durch die Gleichrichter-Diode Strom fließt. Wenn dieser Strom 
aufhört zu fließen, enthält dein Gleichrichter-Cap 0,7V zu viel 
Spannung. Bei 3V maximaler Ausgangsspannung ist das nur ein Fehler von 
(3,0V+0,7V)/3,0V, also rund 1,8dB. Bei 0,3V Ausgangsspannung aber schon 
(0,3V+0,7V)/0,3V, also über 10dB!

Oder anders ausgedrückt: Da deine Spannung am Gleichrichter-Cap nicht 
unter 0,7V fällt, beträgt dein Anzeigeumfang nur 3,0V/0,7V, also rund 
12dB. Alle LEDs 12dB unter dem Nennpegel kannst du daher getrost 
weglassen, da sie dauernd leuchten würden.

>Der Tipp mit den Shottkys: bestimmt wegen schnelleren Schaltzeiten.

Nein, natürlich wegen dem Spannungsabfall! Siehe oben.

Autor: Matthias (Gast)
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Vielen Dank erstmal, hört sich alles gut an.

Doch auch mit den Shottkys wirds dann nicht perfekt. Gibt es denn ein 
besseres Verfahren des Gleichrichtens?


Hab mal ein wenig nach den Switched Capacitor Filter gesucht und bin nun 
hellauf  begeistert davon.

http://www.maxim-ic.com/datasheet/index.mvp/id/1370

Doch leider finde ich keinen Handel der so etwas direkt und einfach 
anbietet.

Gibt es andere IC's? (Verfügbarkeit, Funktion)
Sind solchen integrierten Lösungen schnell genug?
Hat jemand Erfahrungen mit schneller Abtastung von SCF?

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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>>> Hab mal ein wenig nach den Switched Capacitor Filter gesucht und bin nun
>>> hellauf  begeistert davon.
>>> Doch leider finde ich keinen Handel der so etwas direkt und einfach
>>> anbietet.

Von Linear Tech gibt es auch welche.. z.B LTC1068
Wo es das im Handel gibt weiss ich allerdings auch nicht.


Dein Poroblem mit der Diode löst sich durch eine Superdiode,
wie z.B. in dieser Schaltung:
http://freecircuitdiagram.com/2008/09/07/precision...

Gruss Klaus

Autor: Tomatencremesuppe (Gast)
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>Doch auch mit den Shottkys wirds dann nicht perfekt.

Perfekt nicht, aber durchaus akzeptabel, vor allem mit der zusätzlichen 
DC-Last.

>Sind solchen integrierten Lösungen schnell genug?
>Hat jemand Erfahrungen mit schneller Abtastung von SCF?

Jedes Bandpaßfilter hat eine endliche Einschwingzeit. Das Bild 
oktave_band_settle.PNG zeigt das Einschwingverhalten für ein 
Sinusburstsignal. Es ist zwar nicht genau dasselbe, als ob du die 
Frequenz eines SCF durchstimmst, aber ich denke 3 Signal-Perioden sollte 
auch dann gewartet werden, bis das Filter neu eingeschwungen ist.

3 Perioden sind bei 1kHz 3msec, bei 30Hz allerdings schon unerträgliche 
0,1sec! Für einen kompletten Durchlauf der Bänder 30Hz, 60Hz, 120Hz, 
250Hz, 500Hz, 1kHz, 2kHz, 4kHz, 8kHz, 16kHz würdest du also rund 0,2sec 
benötigen. Die Anzeige könnte also nur 5 mal pro Sekunde aktualisiert 
werden.

Läßt du das 30Hz Band weg, könntest du die Anzeige 10 mal pro Sekunde 
aktualisieren. Aber wirklich synchron zum Musiksignal wäre auch das 
nicht.

Autor: Matthias (Gast)
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Bestens.
Dann werde ich versuchen bei den getrennten Filtern zu bleiben und meine 
Ausgangsspannung etwas günstiger zu wählen.
Das ist zwar mehr Arbeit + Geld für die Bauteile, aber das Spar ich am 
experimentieren mit SCF's.

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