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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Bandpass Ultraschall


Autor: Jochen M. (jochenmaier1973)
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Hallo,

obige Schaltung funktioniert folgendermasen: An TP1 werden verschiedene 
Sinussignale aus einem Audiosignal angelegt. Über den Schmitt-trigger 
wird dann das gewandelte Rechtecksignal an den Frequenz Spannungswandler 
LM2917 weitergeleitet, der wiederum die convertierte Spannung an den 
display-Treiber LM3914 anlegt. Dadurch werden, je nach Frequenz, die 
einzelnen LED-Transistoren geschaltet. Die einzelnen Frequenzen sind wie 
folgt:

LED1 21   KHz
LED2 22   KHz
LED3 22,6 KHz
LED4 23   KHz
LED5 23,6 KHz
LED6 24,3 KHz
LED7 24,7 KHz

Ich möchte jetzt quasi durch einen Bandpass das Frequenzband 21KHz-25Khz 
aus einem Audiosignal herausfiltern. Außerdem benötige ich noch einen 
Hochpass mit einer Grenzfrequenz von 25KHz. Nun meine Frage: Welchen 
Band- und Hochpass benötige ich (Art und Ordnung)??? ...

Vielen Dank im Vorraus ...

Autor: ähhh (Gast)
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mir entzieht sich iwie der sinn nach einem bandpass mit einer oberen 
grenzfrequenz noch einen hochpass mit derselben f zu schalten.

die frage die sich mir stellt ist welche anforderungen du an den BP 
hast? -20dB/dek dann BP 2.O . Das wäre dann eine einfache LRC Kombi.

Autor: ArnoR (Gast)
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Wozu die ganzen Optokoppler, nur zur Pegelverschiebung? Der IC1 kann 
direkt die Transistoren treiben. Wenn du z.B. BC557 mit 
Basiswiderständen nimmst und die LEDs nach Masse legst, können die 
Optokoppler entfallen.

Autor: Jochen M. (jochenmaier1973)
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ArnoR schrieb:
> Wozu die ganzen Optokoppler, nur zur Pegelverschiebung? Der IC1 kann
> direkt die Transistoren treiben. Wenn du z.B. BC557 mit
> Basiswiderständen nimmst und die LEDs nach Masse legst, können die
> Optokoppler entfallen.

hab ich auch so gemacht. Dies ist ein älterer Stromlaufplan, den ich 
noch nicht geändert habe. Ich wollte nur mein Anliegen mit dem 
Schaltplan verdäutlichen...

ähhh schrieb:
> mir entzieht sich iwie der sinn nach einem bandpass mit einer oberen
> grenzfrequenz noch einen hochpass mit derselben f zu schalten.
>
> die frage die sich mir stellt ist welche anforderungen du an den BP
> hast? -20dB/dek dann BP 2.O . Das wäre dann eine einfache LRC Kombi.

Der Bandpass ist für die Frequenzen der die LEDs ansteuert. Die 
Frequenzen die über dem Hochpass liegen gehen dann an einen seperaten 
Transistor einer anderen Schaltung. Ich weiß nicht ob ein BP 2.Ordnung 
dafür ausreicht. Ich hatte an einen OP Bandpass höherer Ordnung gedacht, 
denn die Frequenzen sollten ziemlich genau gefiltert werden...

Autor: Klaus Ra. (klara)
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Hallo Jochen,
am besten Du fertigst Dir erst einmal ein Bodediagramm an. Damit kannst 
Du Dir einen Überblick verschaffen und dann festlegen welche 
Anforderungen an die Filter gestellt werden müssen. Zum einen kannst Du 
einen Bandpass aus HP + TP realisieren oder eben als Bandpass bei dem es 
auf Bandbreite und Güte ankommt.
Gruss Klaus.

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Ein einfacher Bandpass ist hier schlecht wegen der großen Bandbreite von 
fast 4kHz. Da müsstest du dich mit einer Güte von 5 bis 6 begnügen.
Ein Bandpass 3. Ordnung, f0=23kHz, B=5kHz sieht schon ganz gut aus.
Eine Realsierung mit 100Ohm erforert bereits Spulen mit 20mH. Die müssen 
natürlich eine hohe Güte haben.
Platz sparst du mit aktiven Filterschaltungen.

Alternative wäre ein Hochpass 20kHz gefolgt von einem Tiefpass bei 25kHz
mit möglichst höher Ordnung, z. B. 6. Ordnung aufwärts.

Schau dir dazu in einem Filterdesign-Programm die theoretischen Kurven 
an und überleg dir ob du damit zufrieden bist. Es gibt auch fertige 
Filterbausteine von Maxim und Linear Technology.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Da die prozentuale Bandbreite nur rund 2% beträgt, müßte ein einpoliges 
Bandpaßfilter eine Güte von rund 50 aufweisen. Die Leerlaufverstärkung 
des OPamp müßte dann bei 20kHz mindestens 20 x 50^2 = 50000 betragen, 
was auf eine Leerlaufbandbreite des OPamp von 1GHz hinaus läuft...

Das also mit einpoligen Bandpaßfiltern realisieren zu wollen, ist recht 
utopisch. Die Toleranzen der Filter-Bauteile und deren Temperaturgänge 
seien hier nur am Rande erwähnt. -> Happy Fumbling beim Abgleich...

Mit mehrstufigen Bandpaßfiltern könnte man zwar die Anforderungen an die 
OPamps hinsichtlich der Leerlaufbandbreite verringern, aber das Problem 
mit den Bauteile-Toleranzen und den Temperaturgängen bleibt!

Vielleicht geht es ja mit einem getakteten Bandpaßfilter, oder mit einem 
Lock-In-Verfahren, wenn das Ultraschallsignal in der Schaltung selbst 
erzeugt wird, also seine Frequenz, Amplitude und Phase wohl bekannt 
sind.

Kai Klaas

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