audio PWM tiefpass

[Dan D. (Gast)]

hallo leute,

ich habe folgendes problem:
ich möchte mit meinem µC (PIC18F4550) ein audiosignal erzeugen, 
30-4kHz..
die konkreten amplitudenwerte des signals werden über eine PWM 
DA-gewandelt und schließlich (nach etwas beschaltung) an eine 
lautsprecherbuchse ausgegeben.

mein problem ist nun folgendes: um mittels pwm eine da-wandlung 
durchzuführen benötige ich ja einen tiefpass.
da mein pwm signal eine frequenz von ca 45kHz hat und die variierung der 
dutycycle das resultierende nutzsignal von max 4khz erzeugt brauche ich 
einen filter um diese signale zu trennen. ich benötige jedoch auch noch 
einige oberwellen des signals (besondere kurvenformen), daher möchte ich 
die filterung des signals bei 12khz ansetzen.

ich würde den übergang von durchlass in sperrbereich gerne so knapp wie 
möglich machen, um ein sauberes signal erzeugen zu können.
kann ich für diesen zweck aktive filter verwenden? wie realisiere ich 
passive filter höherer ordnung? vl habt ihr ja irgendwelche tutorials 
oder andere posts zu diesem thema?

danke im voraus

[Torsten B. (tbrox)]

Passive Filter höherer Ordnung sind nicht so eben mal aus dem Ärmel zu 
schütteln. Da spielen sehr viele Einflüsse mit rein.

Als aktives Filter lassen sich bspw. Filter 2. Ordnung entwerfen und für 
ausreichende Flankensteilheit mehrere hintereinander schalten.

Sallen & Key sei hier mal als Stichwort genannt.

[MaWin (Gast)]

Dein Lautsprecher bewegt sich sowieso nicht mit 45kHz, der macht die 
Filterung schon, einfach anschliessen.

[Alex S. (thor368)]

> Dein Lautsprecher bewegt sich sowieso nicht mit 45kHz, der macht die
> Filterung schon, einfach anschliessen.

Habe ich auch mal gedacht. Stimmt soweit natürlich: Der Lautsprecher 
wird keine 45kHz abstrahlen. Aber er wird trotzdem Strom ziehen. Überleg 
mal was passiert, wenn du ein Stück Eisen in eine Spule mit 45kHz und 
ordentlich Amplitude hältst.

Thor

[Hans (Gast)]

MaWin schrieb:
> Dein Lautsprecher bewegt sich sowieso nicht mit 45kHz, der macht die
>
> Filterung schon, einfach anschliessen.

Widerspruch! Der macht Dank seiner verzerrenden Kennlinie auch aus den 
eingespeisten Oberwellen noch "was" und zwar NF-Spiegelfrequenzen. Das 
würde ich lassen.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Das liegt recht schön im Bereich von Filtern in CD Playern mit ihren 
44,1 kHz Samplefrequenz (oder DAT, falls sowas jemand noch kennt). Ein 
Blick in Schaltpläne solcher Player hilft dir bei der Dimensionierung.
Für ein Einzelstück könnte man evtl. sogar einen älteren Player 
schlachten,in dem die Filter noch diskret aufgebaut sind.

[holger (Gast)]

>resultierende nutzsignal von max 4khz erzeugt brauche ich
>einen filter um diese signale zu trennen. ich benötige jedoch auch noch
>einige oberwellen des signals (besondere kurvenformen), daher möchte ich
>die filterung des signals bei 12khz ansetzen.

Wenn du Oberwellen benötigst dann setz deine Samplerate auch bis
zu diesen Oberwellen. Sonst bekommst du übles Klingeln im Signal.
Du kannst das Abtasttheorem nicht überlisten.

[Dan D. (Gast)]

hallo, erstmals danke für die schnellen und hilfreichen antworten.

- was die dimensionierung von passiven filtern höherer ordnung anbelangt 
so habe ich einige tipps und tricks von kollegen erhalten -> sollte nun 
machbar sein ;)
- die sache mit dem lautsprecher direkt anschließen hat sich auch 
erledigt. wie Hans schon erwähnte bilden sich zusätzliche frequenzen 
welche höllisch klingen.
- sollte ich in näherer zeit mal einen alte CD player in die finger 
bekommen werde ich ausschau danach halten. ich hoffe ich erkenne das 
filter unter all den bauteilen ;)
- was die oberwellen betrifft so benötige ich diese bis zur 3. 
harmonischen -> 4khz*3 =12khz. da die sampling frequenz bei ca. 45khz 
liegt(45khz/2=22.5khz) verletze ich auch mit 12khz signalen das 
abtasttheorem nicht. 22.5khz > 12khz ;)

danke nochmals für eure antworten (:

[O_Scar (Gast)]

Schau mal hier:

Beitrag "PWM-Filter mit L und C"

Dort wird das Filter im Anhang vorgestellt.

Den Ausgangs-R von 600 Ohm kannst du problemlos gegen einen Trimmer 1k 
austauschen und so die Ausgangsamplitude regelbar machen.

Das Filter sollte für deine Zwecke bereits richtig dimensioniert sein.

Das Filter wird umso besser, je geringer der ohmsche Widerstand der 
beiden Spulen ist.

[O_Scar (Gast)]

PS: weiß nicht, was ein PIC am Ausgang verträgt, das Filter hat einen 
Eingangswiderstand von ca. 600R, bitte beachten!