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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Filter dimensionieren - R = 470 Ohm oder 47k?


Autor: Sebastian A. (sebastian_a)
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Hallo zusammen!

Ich bin noch ziemlicher Neuling im Aufbau analoger Schaltungen und bitte 
euch um Hilfe. Mit der Suchfunktion hab ich dazu nichts gefunden.

Die Kurzfassung meiner Frage: Wenn ich einen einfachen R-C 
Tiefpassfilter dimensioniere, mit sagen wir fg = 7,2Hz, dann könnte ich 
z.b einen 47k Widerstand und einen 0,47µF Kondi oder aber zb. einen 470 
Ohm und einen 47µF Kondi verwenden. Die Grenzfrequenz bleibt dabei ja 
gleich! Welche Version ist zu bevorzugen? Was ist zu beachten? Oder ist 
die fg tatsächlich das einzige was interessiert?

Die etwas längere Version:
Ich bin dabei, ein Pulsoximeter zu bauen. Dabei erzeugt mir eine 
Photodiode Strom (~80nA/lx). Diesen Strom wandle ich in Spannung mittels 
eines invertierenden Verstärkers. Danach hat mein Signal einen hohen 
Gleichanteil (ca. 4V) und schwankt dann im Takt des Pulses um wenige mV. 
Was ich also brauche ist ein Bandpass, der mir unten den Gleichanteil 
rausfiltert und oben das Signal ca. auf 7Hz begrenzt (ich möchte einen 
Puls bis ca. 200 Bpm messen können). Danach wird das Signal erneut 
verstärkt.
Wie soll ich also den Tiefpass dimensionieren? 47k & 0,47µF oder 470Ohm 
& 47µF? Oder überhaupt ganz anders? g

Bin dankbar für Input und wünsche euch einen schönen Samstag
Sebastian

Edit: Ups! R und C am Ausgang vertauscht - hab nicht gefunden wie ich 
den Anhang ändern kann

Autor: Иван S. (ivan)
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Sebastian A. schrieb:
> Die Kurzfassung meiner Frage: Wenn ich einen einfachen R-C
> Tiefpassfilter dimensioniere, mit sagen wir fg = 7,2Hz, dann könnte ich
> z.b einen 47k Widerstand und einen 0,47µF Kondi oder aber zb. einen 470
> Ohm und einen 47µF Kondi verwenden. Die Grenzfrequenz bleibt dabei ja
> gleich! Welche Version ist zu bevorzugen?

Hallo Sebastian, ich würde die Version mit 47k/470n verwenden. 
Begründung: Kleiner Kondensator in absolut gesehen besserer Toleranz und 
als keramischer Kondensator überhaupt besser verfügbar, Schaltung daher 
günstiger.

Gruß, Iwan

Autor: Flip B. (frickelfreak)
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Das kommt auf die Schaltung aussenrum an. Wenn es auf Genauigkeit 
ankommt, und bei allen Teilen gleiche Toleranzen auftreten ist die 
Niederohmige Variante besser, da Störeinflüsse von 
Aussen(op-Eingangswiderstände etc.) den Filter nicht so stark 
beeinflussen können. Jedoch benötigt der Ausgang mehr Strom,  um den 
Kondensator umzuladen, daher sollte man seinen Widerstand mitberechnen. 
Die beste methode ist hier: Ausprobieren, was besser geht.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Photodiode klingt jetzt eher nach Transimpedanzverstärker.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Du meinst jetzt aber nicht die Dinger in der Gegenkopplung, oder? Machst 
du hier R klein, hast du ja keine Verstärkung (sorry, Transimpedanz) 
mehr.

Kai Klaas

Autor: Jens G. (jensig)
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Ich würde es hochohmiger/niederkapazitiver machen, den sonst wird der 
Strom evtl. schon zu hoch, was der OPV-Ausgang liefern müsste bei 
höheren/steileren Spannungsflanken bzw. höherfrequenten Signalanteilen.
Die Gefahr der Störeinkopplung, wenn hochohmiger, sehe ich noch nicht 
so, denn erstens hat der OPV einen rel. niederohmigen Ausgang durch die 
Gegenkopplung, und zweitens ist der C mit 470n immer noch um 
Größenordnungen größer als parasitäre C's (was nur paar Picos sind), 
über die die Störungen einkoppeln könnten. Das ergäbe quasi einen kap. 
Spannungsteiler von 1:10000 oder 1:100000 - es bleibt also nicht mehr 
viel übrig von der Störung.

Autor: Sebastian A. (sebastian_a)
Datum:

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Hallo!

Vielen Dank für eure Antworten.
Also "Transimpedanzverstärker" heißt das Ding. Schon mal gut zu wissen 
:)

Die Erklärungen zu besser hochohmig/niederkapazitiv klingen für mich 
logisch, ich werds so versuchen. Hab mir außerdem heute beim Conrad zwei 
Kondensatorsortimente gecheckt, jetzt bin ich ausgerüstet von pF bis mF! 
Jeah. Widerstände hab ich sowieso zuhause, also werde ichs einfach 
einmal ausprobieren!

Darf ich noch gleich hier was zur Filterberechnung auch fragen? Dann 
muss ich keinen neuen Fred aufmachen. Mein Signal sieht im Moment so 
aus: Youtube-Video "Pulsoximeter (mit verbesseretem Sensor)" (Kurve mit IR Licht und 
rotem Licht abwechselnd ca. alle 5 Sekunden, DC Signal noch nicht 
rausgefiltert, daher die Sprünge). Ich hab also ca. einmal pro Sekunde 
einen Puls, da steigt das Signal aber relativ rasch an. Wie kann ich für 
dieses Signal meine Grenzfrequenz für den Hoch- und Tiefpass 
herausfinden (außer durch ausprobieren?) Derzeit hab ich das Problem, 
dass das Signal so wie es hier am Bildschirm zu sehen zwar recht schön 
ist, aber sehr störanfällig auf Bewegungsartefakte, Verrutschen etc. 
ist. Daher werden Filter nötig, um v.a. den Gleichanteil herauszufiltern 
und den AC Anteil höher zu verstärken.

So long thanks und freu mich auf Anregungen
Sebastian

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