Filterverhalten weicht deutlich von Simulation ab Hilfe?

[Troubleshooter (Gast)]

Hallo,
ich habe gerade einige Probleme mit meiner entworfenen 
Filter-/Verstärkereinrichtung und hoffe ihr könnt mir da weiterhelfen:

Die oben angehängte Schaltung aus
- einem aktiven Bandpass 1. Ordnung, einem passiven HP 1. Ordnung und 
einem aktiven TP 2. Ordnung mit mehrfachgegenkopplung soll alles in 
allem ein Bandpassverhalten zwischen ca 10 und 500 Hz zeigen sowie um 
einen Faktor 100 Verstärken.

In meiner SPICE Simulation sieht das ganze auch prima aus.

Nun ist das ganze aufgebaut und bei einer ersten Frequenzgangsanalyse 
(leider habe ich die Daten momentan nicht hier) zeigt sich ein in der 
dritten Abbildung skizziertes Verhalten:

Das Hochpassverhalten ist so wie gewünscht und ab 10Hz wird das Signal 
um den gewollten Faktor verstärkt. Allerdings schneidet die Schaltung ab 
ca 80 Hz bereits wieder ordentlich ab - also viel zu früh!

Verwendet habe ich 0805er SMD-Bauteile, die Toleranzen liegen bei den 
Widerständen bei 0.1% und bei den Kondensatoren mehrheitlich bei 1%, die 
22µF allerdings bei 10%, die 47nF und 10nF bei 5%.


Woran kann das liegen? Ich gehe momentan nicht davon aus, dass die 
Toleranzen alleine solch eine Starke auswirkung haben und die obere fc 
von 500 auf 80-100Hz heruntergezogen haben.

Vielen Dank für alle Hinweise!

[The Producer (Gast)]

Hallo Troubleshooter,

Tip: miss deine drei hintereinandergeschalteten Filter doch mal getrennt 
aus.
So kannst du den Fehler besser aufspüren...

[Frager (Gast)]

Hallo Producer,
also das werde ich wohl schlussendlich müssen, leider ist das 
Schaltungslayout äußerst kompakt und zum einzeln vermessen nicht so gut 
zugänglich, deshalb hoffe ich momentan noch auf eine "theoretische" 
lösung, bevor ich zwischen die ganzen 0805er smdbausteine pins 
dazulöte...

[oszi40 (Gast)]

1.Ohne groß zu suchen, würde ich mal ein paar deiner verwendeten R+C 
nachmessen (falls zufällig noch welche einzeln herumliegen).

2.Selbst wenn R und C 1000% genau sind, kann die restliche Schaltung 
Deine Filterwerte verfälschen.

3.Aufbau?, Re=?, Leitungskapzitäten usw.

[coolcoker (Gast)]

Also ich sehe nur das C1 im Eagle Plan einen anderen Wert hat als im 
LTspice. Allerdings wohl eher zu wenig Abweichung als das es wohl 
merklich wäre. Ansonsten ist ja der OP nicht der gleiche. Wäre das ein 
Ansatzpunkt? Probier mal einen anderen in der Simulation aus und schau 
ob sich das auswirkt.

[Troubleshooter (Gast)]

@oszi: zu 1.: Mache ich.
zu 2 und 3.: der Aufbau drumherum ist (gottseidank) modular, die 
filtereinheit hat eine eigene platine und wurde auch schon alleine 
getestet, zeigt aber das selbe verhalten. Eingangswiderstand ist der des 
LMC6081 (einige TOhm), insgesamt fließt sogut wie kein strom (definitiv 
wesentlich <10mA), bisher habe ich alles weiterhin nur am oszi gehabt, 
last also ~0.

@coolcoker
Danke für den Hinweis, das stimmt, die Simulation war älter und 300pF 
gabs nicht mit 1%. An der Simulation ändert der aktuelle wert aber 
tatsächlich nicht viel...
Genausowenig andere OpAmps in der Simulation, ich benutze LMC6082er, die 
es für SPICE nicht gibt (habe zumindest keine fertigen bibs gefunden), 
der OpAmp von LT ist aber auch ein hochpräzisionsverstärker mit 
niedrigem biasstrom etc.

[coolcoker (Gast)]

Ein Modell gibt es schon,

http://www.national.com/assets/en/tools/spice/LMC6082A.MOD

Aber dann musst Du das leider selbst einbinden.

Ich habe das mal für den LMV321 gemacht. Den Weg & Hilfe findest Du am 
Ende von,

Beitrag "Spicemodels in LTSpice einbinden klappt nicht"

[Troubleshooter (Gast)]

super dankesehr! das werde ich gleich auf jeden fall mal testen. ich 
bezweifle trotzdem, dass es an den OPs liegt, die LMC6082er sollten ja 
zumindest von sich aus in dem frequenzbereich 100% geeignet sein..

[Troubleshooter (Gast)]

Also, danke nochmal für das Modell, das habe ich ohnehin gebraucht.
Eine neue Simulation mit dem LMC6082 ändert aber an dem Filter 
letztendlich nichts, bei 500Hz sollte die Verstärkung gerade mal um 4 dB 
gegenüber dem gewünschten Bereich davor abgefallen sein...

[Hans M. (hansilein)]

was ist denn mit R_out der vorherigen Stufe?
Bau mal 'nen Impedanzwandler vor C10.

[Troubleshooter (Gast)]

Hans Mayer schrieb:
> was ist denn mit R_out der vorherigen Stufe?
> Bau mal 'nen Impedanzwandler vor C10.

Ist schon, das Signal kommt direkt aus einem INA.


Die Widerstände habe ich gerade nachgemessen, stimmen alle.
Kapazitäten (soweit ich das jetzt noch feststellen kann) auch.

Am Schaltungsdesign oben gibt es nichts auszusetzen?

[gra (Gast)]

> Am Schaltungsdesign oben gibt es nichts auszusetzen?

Wo hast du denn die Schaltung her?
Im Praktischen Aufbau von Filtern bin ich nicht sehr gut.
Am HP liegt es nicht,wenn dann an den Polfrequenzen von BP oder TP. 
Evtl. an den Wiederstands bzw. Kapazitätswerten  bischen drehen.

Meine Frage, warum liegt R8 zwischen der Rückkopplung?

[Troubleshooter (Gast)]

gra schrieb:
> Wo hast du denn die Schaltung her?

Die Schaltung habe ich selber entworfen, wobei zusammensetzen aus 
bekannten Lösungen ja die korrektere Beschreibung wäre.
Der R8er liegt dort, weil das bei aktiven Tiefpässen 2. Ordnung mit 
mehrfachgegenkopplung nunmal so ist (?) =)