Ich möchte einige aktive Bandpassfilter dimensionieren. Diese benötige
ich, um ein Audi-Signal in 13 Bänder zu unterteilen, die dann jeweils
von einem LM3916 visualisiert werden.
Erstmal nichts wildes, doch ist das Internet noch nicht willens, mir
seriöse Informationen zu liefern.
Leider hab ich kaum Bauteile hier um es einfach zu testen. Um eine
Zweitbestellung unnötig zu machen frage ich lieber mal nach.
http://sound.westhost.com/p63-f1.gif
Ich habe mich für diesen Multiple Feedback Bandpass Filter entschieden,
da er wenig Bauteile benötigt. Ich bin mir noch nicht sicher, ob er die
Bänder scharf genug trennt. (Sehe ich es richtig, dass ich in einem
solchen Fall einfach mehrere identische BPF hintereinander schalten
kann, um die Trennschärfe zu erhöhen)
Nun zur eigentlich Frage:
Ich suche mir für C1 = C2 einen Wert aus (zb 330nF) und nutze dann
folgende Formeln für die 3 Widerstände?
R1 = Q/(2*Pi*f*C) (wobei f=Mittenfrequenz des Bandes)
R2 = R1/(2*Q²+A) (wobei A =1)
R3 = Q/(Pi*f*C) = 2*R1
Als Q würde ich 4 wählen, da ich glaube, dass das genügt. Hat da jemand
Erfahrungsberichte, Tips, Verbesserungen?
Wenn die Bänder alle schön getrennt vorliegen wollte ich sie möglichst
simpel verstärken, gleichrichten und glätten. ZB Verstärker mit OPAmp +
Diode + C. Ist diese Vorgehensweise ausreichend?
Als ganz gutes Hilfsmittel zur Bestimmung von Filtern hat sich FilterPro
von Texas Instruments bewährt. Das zeigt dir dann auch den Filterverlauf
an.
Kannst du auf deren Webseite frei holen.
Muss zu meiner Schande gestehen, dass ich da mit einigen Sachen nicht
klar komme. Womöglich kannst du mir weiter helfen:
Ich nutze den Wizard und wähle Bandpass
Gain bleibt bei 1, Center Frequency ist auch klar, doch wie sollte der
Ripple gewählt werden? Welcher Ordnung sollte der BPF sein? 4ter?
Wenn ich 4ter Ordnung wähle und den multiple Feeback Typ wähle, kommen
keine 2 identisch dimensionierten Filter raus. Wieso?
>Ist diese Vorgehensweise ausreichend?
Was spricht gegen digitalisieren, eine Fouriertrafo und gut ist ? Das
sind im Wesentlich nur ein paar Multiplikationen und Additionen. Plus
eine Sinus Tabelle. Ein AVR hat nicht den noetigen Dampf dafuer in
Echtzeit.
>Ich möchte einige aktive Bandpassfilter dimensionieren. Diese benötige>ich, um ein Audi-Signal in 13 Bänder zu unterteilen, die dann jeweils>von einem LM3916 visualisiert werden.
Ein brauchbares Filter für einen Oktavband Audio Spektrum Analyser
findest du im Anhang. Du siehst, daß dort zwei geringfügig gegeneinander
verstimmte Bandpässe in Serie geschaltet sind.
Die Schaltung zeigt ein 1kHz Filter. Für die Nachbarbänder vergrößerst
bzw. verkleinerst du die Zeitkonstanten einfach um den Faktor 2.
Ähem, die Bauteilewerte solltest du schon ziemlich genau treffen. 1%-ige
Bauteile aus der E24-Reihe sind schon das Minimum!
Kai Klaas
Dachte nicht, dass man so genau arbeiten muss.
Wie verdoppele / halbiere ich die Zeitkonstante?
Genauer: Wie hast du die Widerstände berechnet? Mir wären die Formeln
lieber, da ich dann variabeler in der Bänderanzahl bin.
@Heia Jetzt-aber
Zu der digitalen Variante:
Würde das natürlich sehr gerne mit wenig Bauteilen und einem µC
realisieren. Ich nutze jedoch ausschließlich PIC und bin mir kaum im
klaren darüber, wie das funktionieren würde. Vielleicht hast du ja eine
gute Quelle, die das erklärt.
Du willst doch nur visualisieren und keine Spektren messen. Da sollte
eine einstufige Lösung mit Q= 2..4 ausreichend sein.
Ich hätte da 13 Bandpassfilter 1. Ordnung genommen, beginnend mit 50Hz
und deren Mittenfrequenz um den Faktor 1.6 jeweils vergrößert - bis die
oberste bei ca. 15kHz liegt. Ggf. kann man das untere Filter durch einen
TP und das obere durch einen HP ersetzen. Jede einzelne Stufe dann mit
FilterPro berechnen lassen (einfacher Bandpass) und diese parallel an
die Quelle angeschlossen. Je ein OPA pro Band.
Natürlich kann man, wie Kai Klaas es vorgeschlagen hat, die Bänder
jeweils breiter und steiler machen, aber für den Zweck scheint es mir
übertrieben. Denn es spielt doch keine Rolle, wenn die Summe über die
einzelnen Teile einige dB Ripple hat. Das wirst du zwar beim Duchstimmen
mit einem Sinus sehen, aber kaum bei einem normalen Audio-Musiksignal.
Die Formeln für so eine Stufe sind bestimmt in der einschlägigen
Literatur zu finden (vermute mal, im Tietze-Schenk ist das drin) - zur
Not muss man sich hinsetzen und etwas komplexe Rechnung üben.
>Wie verdoppele / halbiere ich die Zeitkonstante?
In dem du alle Widerstände verdoppelst bzw. halbierst. Du kannst
stattdessen auch alle Kondensatorwerte verdoppeln bzw. halbieren.
>Genauer: Wie hast du die Widerstände berechnet?
Ich habe mir eine fertige Schaltung aus einer Bauanleitung zur Brust
genommen und mit TINA auf geringsten Ripple hin optimiert.
>Mir wären die Formeln lieber, da ich dann variabeler in der Bänderanzahl >bin.
Bin mir nicht mal sicher ob es dafür überhaupt Formeln gibt. Es gibt
sicherlich Formeln für Terz-Analyser oder Oktav-Analyser. Aber für
Analyser mit variabler Bänderzahl habe ich noch keine gesehen.
Ich habe dir im Anhang mal ein einfacheres Bandpaßfilter dem
aufwendigeren gegenüber gestellt. Das Problem bei dem einfacheren Filter
ist nicht so sehr der Ripple, sondern vielmehr, daß die Nachbarkanäle zu
stark einstreuen. Für eine annehmbare Nachbarkanaltrennung brauchst du
schon steile Flanken. Steile Flanken gehen aber einher mit schmaler
Bandbreite, sodaß du mit einem einzelnen Filter niemals steile Flanken
und ausreichende Bandbreite zugleich haben kannst.
Deshalb verwendet man bei Oktavband-Analysern üblicherweise zwei
steilflanke Bandpässe, die geringfügig gegeneinander verstimmt werden,
um auf die ausreichende Bandbreite zu kommen. Terzband-Analyser
verwenden sogar drei gegeneinander verstimmte Bandpässe pro Kanal.
Vielleicht erzählst du ja einfach mal genauer, was du überhaupt vor
hast?
Kai Klaas
Vielen Dank erstmal für die ganzen Informationen. Ich glaube, damit
komme ich schon sehr weit.
Also besser als im Anfangsposting kann ich mein Vorhaben kaum
beschreiben.
Es sollen halt 13 (womöglich auch nur 10) Balken aus je 10 LED's genutzt
werden um ein Audio-Signal zu visualisieren. Dies soll wie bei einem
Audio-Spectrum-Analyser geschehen. Also Frequenzen Aufteilen und dann
jeweils einem Balken zuweisen.
Audiosignal aus mp3 Player gewinnen
Signal verstärken
alle Bandpässe parallel anschließen
alle Ausgangsspannungen gleichrichten
jeweils ein LM3916 zum treiben der 10 LED's
Wenn ich nen schaltplan fertig habe werde ich mich nochmal melden.
Wahrscheinlich stoße ich bis dahin noch auf das ein oder andere Problem,
bei dem ich Hilfe brauche.
