PWM-Filter mit L und C

[B-Bert (Gast)]

Hallo Leute,

ich möchte gerne ein LC-Siebglied an den PWM-Ausgang meines AVRs 
klemmen.

Das Filter soll in etwa folgende Eigenschaften besitzen (Tiefpass):

Frequenzen bis 5KHz sollen näherungsweise ungehindert passieren können, 
ab 5KHz soll die Amplitude um ca. 12dB pro Oktave fallen.

Dazu erst mal folgende Frage: Wenn die Spule eine hohe Güte besitzt, 
liegen hohe Frequenzen über den C doch quasi kurzschlußartig auf 
Masse!?! Deshalb müsste man vor die Spule noch einen Schutzwiderstand 
von ca. 100R setzen, oder?


PWM in O-------*R*-----*L*-----o--------------O out
                               I
                               *
                               C
                               *
                               I
                              GND

[Falk B. (falk)]

@  B-Bert (Gast)

>Frequenzen bis 5KHz sollen näherungsweise ungehindert passieren können,
>ab 5KHz soll die Amplitude um ca. 12dB pro Oktave fallen.

>Dazu erst mal folgende Frage: Wenn die Spule eine hohe Güte besitzt,
>liegen hohe Frequenzen über den C doch quasi kurzschlußartig auf
>Masse!?!

Nöö, die liegen zu nahe 100% über der Spule. Reihenschaltung und so.

> Deshalb müsste man vor die Spule noch einen Schutzwiderstand
>von ca. 100R setzen, oder?

Nö.

Zu deinem Filter. Wenn wir mal 1µF für deinen C, dann komtm man über die 
Formel des Herrn Thomson

$$f=\frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$$

auf

$$L=\frac{1}{4\pi^2 f^2 C} = 1mH$$

Dazu braucht man noch einen Widerstand von 47 Ohm in Reihe zur Spule. 
Nicht gegen einen Kurzschluss, sondern um die Güte zu begrenzen. Sonst 
wird die Güte des Filters nämlich nahezu unendlich bei Resonanz ;-)

MFG
Falk

[B-Bert (Gast)]

Hallo Falk,

Danke für die Antwort!

Habs eben mit TINA simuliert, kommt alles genau hin!

Könnte man, wenn man die Flankensteilheit (nahezu) verdoppeln möchte, 
zwei solcher RLC-Siebglieder in Reihe schalten?
(also analog zwei RC-Tiefpässe in Reihe, wobei der zweite RC-TP 
hochohmiger ist als der erste)

[Falk B. (falk)]

@  B-Bert (Gast)

>Habs eben mit TINA simuliert, kommt alles genau hin!

Nicht wahr ;-)

>Könnte man, wenn man die Flankensteilheit (nahezu) verdoppeln möchte,
>zwei solcher RLC-Siebglieder in Reihe schalten?

Im Prinzip schon.

>(also analog zwei RC-Tiefpässe in Reihe, wobei der zweite RC-TP
>hochohmiger ist als der erste)

Das ist der Punkt, der zweite Tiefpass darf den ersten nicht nennenswert 
belasten. Oder man nimmt ein Filterhandbuch aus dem Schrank und sucht 
sich einen fertigen, passiven Filter. Der muss dann nur noch 
denormalisiert werden, aber das ist trivial. Im Anhang mal ein rein 
passiver Filter 5. Ordung, brauchbar für PWM Filterung. Einziger 
Nachteil ist die Grunddämpfung von 6dB, sprich 50%. Das kann man aber 
mit einem ohnehin notwenigen OPV wieder ausgleichen.

MFG
Falk

[B-Bert (Gast)]

Falk Brunner schrieb:
> Im Anhang mal ein rein
> passiver Filter 5. Ordung, brauchbar für PWM Filterung. Einziger
> Nachteil ist die Grunddämpfung von 6dB

Super, vielen Dank!!!

Habe ich jetzt auch mal bei TINA simuliert. Wenn man als Abschluss-R 
statt dem 600R-Widerstand einen Trimmer mit 1k anhängt, hat man so gar 
nur eine Grunddämpfung von -4dB (bei größeren Werten wird die Kurve aber 
schon leicht schlangenförmig) und kann das Signal am Schleifer 
abgreifen.

Lohnt es sich, die beiden Spulen gegensinnig zu wickeln?
(Humbucking-Effekt bei richtiger Anordnung auf der Platine)

[Falk B. (falk)]

@  B-Bert (Gast)

>Lohnt es sich, die beiden Spulen gegensinnig zu wickeln?

Nöö, die kauft man fertig im Laden. Allerdings gibt es da nur 33mH, hab 
ich wohl in dem Moment nicht dran gedacht. Passt aber auch. Und das sind 
ja nur Miniaturspulen, keine Leistungsinduktivitäten wie für 
Schaltregler. Sowas hier

http://www.reichelt.de/?ARTICLE=86481

MfG
Falk

[Simon K. (simon)]

Das Teil hat 150 Ohm ohmschen Widerstand, das muss man beim Filter 
berücksichtigen!
Wenn man 2 Spulen hat (300 Ohm + 600 Ohm) und mit 600 Ohm abschließt, 
bleibt nicht mehr so viel über ;-)

[Falk B. (falk)]

@  Simon K. (simon) Benutzerseite

>Das Teil hat 150 Ohm ohmschen Widerstand, das muss man beim Filter
>berücksichtigen!

theoretisch ja, praktisch ist das noch OK.

>Wenn man 2 Spulen hat (300 Ohm + 600 Ohm) und mit 600 Ohm abschließt,
>bleibt nicht mehr so viel über ;-)

Mein Gott, wir werden alle sterben!

[Simon K. (simon)]

Falk Brunner schrieb:
> @  Simon K. (simon) Benutzerseite
>
>>Das Teil hat 150 Ohm ohmschen Widerstand, das muss man beim Filter
>>berücksichtigen!
>
> theoretisch ja, praktisch ist das noch OK.
Was heißt "noch OK"? Man muss halt damit rechnen, dass der 
"Einstellbereich" der PWM kleiner ist.

>>Wenn man 2 Spulen hat (300 Ohm + 600 Ohm) und mit 600 Ohm abschließt,
>>bleibt nicht mehr so viel über ;-)
>
> Mein Gott, wir werden alle sterben!
Das sowieso!

[B-Bert (Gast)]

Falk Brunner schrieb:
> die kauft man fertig im Laden. Allerdings gibt es da nur 33mH, hab
> ich wohl in dem Moment nicht dran gedacht.

Simon K. schrieb:
> Das Teil hat 150 Ohm ohmschen Widerstand, das muss man beim Filter
> berücksichtigen!

Ich wickel die sowieso selber, dann haben die höchstens 30 Ohm, sind 
dafür auch etwas größer als Miniatur (zumindest die Prototypen).


Simon K. schrieb:
>> Mein Gott, wir werden alle sterben!
> Das sowieso!
Streng genommen ist das aber für einen selber nicht beweisbar, sondern 
nur deduktiv herleitbar.
(s.a. Epiktet)