Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltplan Versorgungspannung LT Spice?


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von Claude J. (berus)


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Hallo

Ich würde gerne das Verhalten dieser Messkette mittels LT Spice 
simulieren.
Das funktioniert noch nicht. Ich befürchte, dass das daran liegt, weil 
manche Bauteile noch nicht mit Spannung versorgt werde.

Wie kann ich bei LT Spice die im Bild markierte Leitung auf 5V 
einstellen?

Mfg
Berus

von Nico (nico123)


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Nimm einfach eine Spannungsquelle wie V1 (voltage) und schließe sie an 
das markierte Netz an und stelle sie auf 5V DC.

von ich (Gast)


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Claude Juncker schrieb:
> Hallo
>
> Ich würde gerne das Verhalten dieser Messkette mittels LT Spice
> simulieren.
> Das funktioniert noch nicht. Ich befürchte, dass das daran liegt, weil
> manche Bauteile noch nicht mit Spannung versorgt werde.
>
> Wie kann ich bei LT Spice die im Bild markierte Leitung auf 5V
> einstellen?
>
> Mfg
> Berus

Manche Bauteile? Sorry, aber du hast noch kein einziges Bauteil mit 
Spannung versorgt.
Nur die Wechselspannungsquelle am Eingang ist vorhanden.

Such mal unter "Component" nach "Voltage", da findest du eine 
Spannungsquelle. Die fügst du im Schaltplan ein, verbindest sie mit GND 
und deiner rot gekennzeichneten Leitung und dann stellst du über rechten 
Mausklick auf die Spannungsquelle die gewünschte Spannung ein (z.B. 
12V).

von ArnoR (Gast)


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Claude Juncker schrieb:
> Ich würde gerne das Verhalten dieser Messkette mittels LT Spice
> simulieren.

Kannst du dir sparen, denn man kann sehen, dass genau gar nichts hinten 
rauskommen wird. (invertierender Eingang U2)

von Claude J. (berus)


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Ah okay.

Danke

von Claude J. (berus)


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Hallo wieder,

die Versorgungsspannung habe ich jetzt angeschlossen.

@Arnor: ich habe jetzt die Schaltung verändert. Aber ich weiß nicht, ob 
ich jetzt den Fehler, auf den du Hingewiesen hast, behoben habe. Ehrlich 
gesagt, verstehe ich auch nicht was du meinst. Das liegt wohl daran, 
dass ich nur wenig von Elektrotechnik verstehe.

Könntet ihr mir bitte verraten, was ich am Schaltplan ändern müsste, 
damit das funktioniert.

Im Anhang die neue Version des Schaltplans.

Mfg
Berus

von ich (Gast)


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Sieh mal die Polarität der Spannungsquelle an. Außerdem 1kOhm 
Innenwiderstand?

von Claude J. (berus)


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du meinst also, dass der Innenwiderstand der Spannungsquelle mit 1kOhm 
zu hoch ist? Ist 1 Ohm besser?

von ich (Gast)


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Klar, überleg dir mal, du hast ein Netzteil und dort einen 
1kOhm-Widerstand dran. Dann kannst du maximal 5mA Strom ziehen.

von Claude J. (berus)


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Okay, also stimmt die Anpassung auf 1 Ohm. Und zur Polarität fällt mir 
nur eins ein. Ich könnte Sie drehen, in dem ich die Spannungsquelle um 
180 Grad drehe. Meinst du das damit?

Man möge mir meine Unwissenheit entschuldigen. Wie schon gesagt, ich 
habe da eine große Bildungslücke auf dem Gebiet der Elektrotechnik.

von ich (Gast)


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An der Spannungsquelle steht (+) und (-) dran. Und du hast den Minuspol 
dort an die Schaltung angeschlossen, wo Plus hinkommt. Und den Pluspol 
der Spannungsquelle hast du an GND gelegt. Du mußt sie nicht um 180° 
drehen, einfach nur richtig rum anschließen :-)
Im richtigen Leben würdest du jetzt Rauch riechen...

von Claude J. (berus)


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Okay, das habe ich jetzt auch berichtigt. Fällt dir noch irgendein 
Fehler auf? Die Simulation läuft noch nicht.

Arnor meinte vorhin, dass bei U2 etwas falsch sei. Daran habe ich im 
Nachhinein etwas geändert. Ich bin mir nicht sicher, ob es das ist, 
worauf er hinaus wollte.

Den Butterworth Filter habe ich nach einer vorgegebene Formel 
dimensioniert. Der müsste demnach eine Grenzfrequenz von 10000Hz haben. 
Die anderen Werte habe ich aus anderen Schaltungen, die ich mir 
angesehen habe, übernommen.

Es würde mich also nicht verwundern, wenn da noch Würmer drin sind.

Hier das verbesserte Schaltbild.

: Bearbeitet durch User
von ich (Gast)


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Claude Juncker schrieb:
> Arnor meinte vorhin, dass bei U2 etwas falsch sei.

Vorhin hattest du den Anschluß (-Input) von U2 und R4 (linke Seite) an 
die +5V angeschlossen.

Zum Rest kann ich jetzt nichts sagen. Stell mal dein ASC-File rein, da 
kann ich heute abend mal selbst simulieren (oder jemand anderes im 
Forum). Den Schaltplan male ich jetzt nicht ab :-)

von Claude J. (berus)


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Ahhh....okay, jetzt weiß ich, was ArnoR vorhin meinte. Danke für die 
einleuchtende Erklärung :-)

Das würdest du wirklich machen? Damit habe ich nicht gerechnet. Im 
Anhang findest du die Datei.

von ich (Gast)


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So, ich bin leider erst jetzt dazu gekommen.
Schau dir mal das Ergebnis an. 10kHz Grenzfrequenz kommt etwa hin.
Mit der Verstärkung kannst du noch spielen, die wird bestimmt durch 
R3/R4 in der ersten Stufe und R11/R12 in der zweiten Stufe.
Die krummen Werte, die du für die beiden Filterstufen berechnet hast, 
habe ich mal so gelassen, die kanst du selbst noch auf handelsübliche 
Werte bringen.
So, jetzt hast du was zum Spielen :-)

von Claude J. (berus)


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Hallo ich,

das hört sich irgendwie schizophren an :-)

Vielen Dank für den Schaltplan. Zum ersten Mal in meinem Leben sehe ich 
einen komplexen und gleichzeitig richtigen Schaltplan an.

Erlaube mir bitte noch Fragen dazu. Ich würde gerne die Logik dahinter 
nachvollziehen.

Der Kondensator C2 regelt doch das frequenzabhängige Verhältnis zwischen 
Spannung und Strom.

Die daran anschließenden Widerstände R1 und R2 dienen doch der Anhebung 
des gesamten Spannungssignals. Da R1 und R2 in Reihe zueinander stehen 
und gleich groß sind, haben Sie auch die gleiche Spannung und zwar die 
Hälfte der anliegende Spannung, in diesem Fall 0,5*15V=7,5. Das heißt, 
dass das Spannungssignal auf 7,5 V angehoben wird.
Ich verstehe jetzt aber nicht, wie ich mir das Prinzip dieser 
Spannungsanhebung erklären soll.

Die Widerstände R3 und R4 bestimmten durch ihre Verhältnis zueinander 
die Verstärkung der ersten Verstärkerstufe.

An dieser Stelle hatte ich eine Impedanzwandler vorgesehen. Du hast 
daraus eine Verstärkerstufe gemacht. Bei normalen Mikrofonschaltungen 
ist meistens zwischen Verstärker und Mikrofonkapsel ein Impedanzwandler. 
Übernimmt die erste Verstärkerstufe auch die Impedanzwandlung?

Außerdem hatte ich im alten Schaltplan keinen Kondensator C6. Warum hast 
du den an seine Stelle platziert? Welche Funktion übernimmt er.

Welche Funktion hat der Kondensator C7? Ich habe schon oft gelesen, dass 
er Stromschwankungen von Spannungsquellen stabilisieren soll. Trifft das 
auf C7 etwa zu.

Kann ich die einzelnen Verstärkungen einfach wie folgt miteinander 
berechnen? Das Ausgangssignal der VS1 einfach mit der Verstärkung des 
VS2 multiplizieren. Komme ich so auf die ganze in Ende Anliegende 
Verstärkung oder muss ich dabei anders rechnen?

Vielen Dank nochmal an dieser Stelle. Dass man mir so sehr hilft, 
passiert mir nicht alle Tage :-)

Freundliche Grüße
Berus

von ArnoR (Gast)


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@ Claude Juncker (berus)

Ohne auf deine Fragen (die du dir teilweise schon selbst richtig 
beantwortet hast) einzugehen, will ich mal die Schaltung, so wie sie 
jetzt ist, in Frage stellen.

Du möchtest eine Mikrofon-Ausgangsspannung 100-fach verstärken und die 
obere Grenzfrequenz mit einem Tiefpass 4.Ordnung auf 10kHz begrenzen. 
D.h. du brauchst einen Verstärker mit einer Transitfrequenz von mehr als 
fT=10kHz*100=1MHz. Du setzt aber einen Verstärker mit fT=400kHz (800kHz 
typ, bei +-15V) bei V=100 ein. Damit geht das also nicht, weil du nur 
eine Bandbreite von 4kHz erreichen kannst, die Filter dahinter sind 
weitgehend wirkungslos.

Deshalb hat "ich (Gast)" die Verstärkung auf 2 Stufen verteilen müssen. 
Besser wäre die Verwendung eines schnelleren OPV (LT1037, o.ä.), der 
schafft die Verstärkung in einer Stufe. Außerdem kann man den schon 
frequenzabhängig gegenkoppeln und hat dann bereits einen Tiefpass 
1.Ordnung und braucht dahinter evtl. nur noch eine Filterstufe 
2.Ordnung. Der Aufwand wäre also nur halb so groß.

von ich (Gast)


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Stimmt, ich habe keine komplett neue Schaltung gebaut, sondern nur die 
Vorgabe versucht zu nutzen. Sicherlich wäre bei einem neuen Konzept 
vieles einfacher zu machen. Aber ich habe die vorgegebene Schaltung 
überhaupt erstmal versucht zum Laufen zu bringen, möglichst ohne 
Bauteile zu ändern.

Sorry, hab aber jetzt nicht so viel Zeit. Ich schreibe heute abend 
nochmal was dazu, ok?

von ArnoR (Gast)


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Hier mal ein Bild von dem, was ich oben meinte. Rot ist die 
Gesamtschaltung, grün nur der Vorverstärkerteil.

von Claude J. (berus)



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@ich: Habe ich denn eine Wahl? :-)

@ArnoR: Du meinst also, dass das Verstärkungsbandbreitenprodukt fg*G für 
meine Absicht,d.h. Grenzfrequenz fg=10kHz und Verstärkung G=100, zu groß 
ist. Hierbei wäre das VBP > Transitfrequent. Das wäre unzulässig.

Deshalb sollte ich einen anderen Verstärker mit höherer Transitfrequenz 
auswählen. Übrigens danke für den Hinweis. Dadurch konnte ich mich heute 
mal mit diesem Thema Transitfrequenz auseinandersetzen, was bis dato für 
mich unbekannt war.

Ich habe jetzt mal die Schaltung von "ich" als Grundlage dafür genommen, 
deinen Vorschlag mit dem Verstärker mit anschließendem Tiefpass 
3.Ordnung schalttechnisch umzusetzen.

Was dabei herausgekommen ist, könnt ihr euch im Anhang ansehen. Ich habe 
den Tiefpass noch nicht ganz dimensioniert. Das folgt aber noch.

@ich: du kannst die Schaltung wieder nehmen, um sie wie beim letzten Mal 
auszubessern. Deshalb schicke ich zusätzlich noch die .asc file mit.

@ArnoR: du bist mir also schon zuvorgekommen ohne das ich es bis jetzt 
gemerkt habe

: Bearbeitet durch User
von ArnoR (Gast)


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Claude Juncker schrieb:
> @ArnoR: Du meinst also, dass das Verstärkungsbandbreitenprodukt fg*G für
> meine Absicht,d.h. Grenzfrequenz fg=10kHz und Verstärkung G=100, zu groß
> ist. Hierbei wäre das VBP > Transitfrequent. Das wäre unzulässig.

Du hast das noch nicht richtig verstanden und daher auch wieder den 
ungeeigneten LT1001 eingesetzt, ansonsten ist deine Schaltung aber 
richtig.

Es ist so, dass dein Wunsch nach 100-facher Verstärkung bei 10kHz 
Bandbreite ein Verstärkungs-Bandbreite-Produkt (GBP) von 1MHz erfordert. 
Der eingesetzte OPV muss das leisten können. Der LT1001 kann das nicht 
(400kHz).

Warum versorgst du einen OPV mit 5V und den anderen mit 15V? Der LT1001 
kann am Eingang und Ausgang nur bis 2V an die Rails ausgesteuert werden 
(bei +-Vcc=15V), 5V sind daher bei den vorgesehenen Pegeln sehr knapp.

von Claude J. (berus)



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Ok, ich habe das Schaltbild mit dem LT1001 gegen den LT1037 eingetauscht 
und die Versorgungsspannungen auf 15 V eingestellt.

ArnoR schrieb:

> Claude Juncker schrieb:
>> @ArnoR: Du meinst also, dass das Verstärkungsbandbreitenprodukt fg*G für
>> meine Absicht,d.h. Grenzfrequenz fg=10kHz und Verstärkung G=100, zu groß
>> ist. Hierbei wäre das VBP > Transitfrequenz. Das wäre unzulässig.
>
> Du hast das noch nicht richtig verstanden und daher auch wieder den
> ungeeigneten LT1001 eingesetzt, ansonsten ist deine Schaltung aber
> richtig.

Ok, du meinst also, das VBP > Transitfrequenz sein darf, aber es könnte 
vorkommen, dass bei zu hoher Verstärkung das gleiche wie in der 
Abbildung "Schema" im Anhang passiert.
Das ist an sich unerwünscht, weil die äußeren Frequenzanteile des 
Messignals mit weniger als V (eingestellter VersTärkungsfakor) verstärkt 
werden würden.


> Der LT1001
> kann am Eingang und Ausgang nur bis 2V an die Rails ausgesteuert werden
> (bei +-Vcc=15V), 5V sind daher bei den vorgesehenen Pegeln sehr knapp.

Ich weiß was ein Rail-to-Rail Verstärker ist, aber trotzdem verstehe ich 
das nicht. Was meinst du damit?

Im Anhang noch die zwei Screenshots und die entsprechende .asc file.

Freundliche Grüße

von spw (Gast)


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...der linke OPV hat keine Masse!

von Helmut S. (helmuts)



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Damit kannst du jetzt simulieren.

von Claude J. (berus)


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zunächst ein Mal vielen Dank ArnoR, "ich" und Helmut. Ich danke euch 
dafür, dass ihr mich beratet, voranbringt und helft.

Ich habe erst ein wenig Zeit gebraucht um das neueste Ergebnis des 
schaltungstechnischen Konzeptes von Helmut zu überdenken. Dabei sind mir 
viele neue Fragen aufgekommen, die ich hier besprechen möchte. Im 
Anschluss daran möchte ich eine neue Idee für die Weiterentwicklung des 
Konzeptes vorschlagen und eure Meinung dazu wissen bzw. paar Aspekte 
näher betrachten.

@Helmut und alle: Du hast an das alte neue Konzept im Prinzip C2 und R1 
angebracht. Des Weiteren hast du die Schaltung dimensioniert, die 
Verstärker ausgetauscht und das ganze simulationsbereit gemacht.

Zunächst würde ich gerne von die wissen wollen, ob ich Einzelheiten 
richtig gedeutet habe.

R5 und R6 sollen die Nullinie des Spannungssignal auf 7,5 V anheben. Was 
mir nicht klar geworden ist, ist folgendes.
Durch das Anbringen von C2 und R1 an R6 hast du doch einen analogen 
Bandpass als Kombination aus CR-Glied (Hochpass) und RC-Glied (Tiefpass) 
aufgestellt. Dabei müsste doch die untere Grenzfrequenz des Bandpasses 
gemäß der Formel des CR-Gliedes 
(Hochpass)fg=1/(2*3,14*100000*0,0001)=0,0159 Hz sein. Der Formel für den 
Tiefpass lautet auch: fg=1/2*pi*CR und demnach müsste dessen 
Grenzfrequenz fg=1/(2*pi*0,0001*10000)=0,159 Hz sein. Dann wäre doch die 
obere Grenzfrequenz des Bandpasses 0,159 Hz kleiner als die untere 
Grenzfrequenz des Bandpasses das macht für mich keinen Sinn. Es sollte 
doch fgo>fgu gelten.

Genau deshalb kann ich mir nicht vorstellen, dass diese R-C-R Anordnung 
eine Filterfunktion hat. Aber könntest du bitte Licht ins Dunkel 
bringen? Wozu noch zusätzlich C2 und R1 da sind?

Jetzt wird es etwas komplizierter. Dazu mal der Veranschaulichung halber 
ein Screenshot von einem Tiefpass 3.Ordnung im Anhang. Außerdem noch 
gleich den Screenshot von der neuesten Schaltung zum Vergleichen und 
Nachvollziehen.

Der Widerstand am OV hat doch zwei Funktionen. Er dient der Bestimmung 
des Verstärkungsfaktors der OV und zum anderen bestimmt er die 
Grenzfrequenz des Tiefpasses 3.Ordnung. Ist das richtig?
Bei der Dimensionierung des Filters 3.Ordnung gebe ich die Kapazitäten 
für C11,C22 und C21(Bild Tiefpass) bzw. C1, C3 und C4 (Bild Schaltung). 
Lasst uns hier einfachheitshalber von links nach rechts von C1, C2 und 
C3 sprechen. Wenn ich also C1, C2 und C3 dimensioniere, dann errechne 
ich damit auch die Werte für R1, R2 und R3 (wieder einfachheitshalber 
von links nach rechts betrachtet). Heißt das nicht etwa, dass die 
Dimensionierung R1 und somit die Verstärkung des OV bei der 
Dimensionierung der Grenzfrequenz des Tiefpass 3.Ordnung beeinflusst 
wird? Bedeutet das nicht auch, dass ich mir einen Potentiometer an der 
Stelle des Widerstandes R1 abschminken kann, weil ich somit durch das 
Drehen am Poti auch die Grenzfrequenz des TP ändern würde?

Das Auswechseln des R1 durch ein Poti soll die "Weiterentwicklung des 
Konzeptes" sein :-)

: Bearbeitet durch User
von Helmut S. (helmuts)


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> Genau deshalb kann ich mir nicht vorstellen, dass diese R-C-R Anordnung
eine Filterfunktion hat.

Dieses Filter mit dem 100uF Kondensator dient einzig und allein dazu, 
dass die immer vorhandenen Störspannungen auf der Versorgungsspannung 
nicht zum Eingang gelangen.

: Bearbeitet durch User
von Claude J. (berus)


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Ahhh ok, außerdem habe ich mich da oben verschrieben ist mir gerade 
aufgefallen.

Hat C8 auch diese Funktion?

: Bearbeitet durch User
von ArnoR (Gast)


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Claude Juncker schrieb:
> @Helmut und alle: Du hast an das alte neue Konzept im Prinzip C2 und R1
> angebracht. Des Weiteren hast du die Schaltung dimensioniert...

Ohne mich hier nach vorn drängen zu wollen, möchte ich anmerken, dass 
ich die Schaltung vorgeschlagen und dimensioniert habe, Helmut hat das 
nur 1:1 übernommen und dabei den Eingangsteiler so geändert, so dass der 
OPV nun unterschiedliche DC-Widerstände an seinen Eingängen sieht 
(Offsetspannung, aber hier nicht so wichtig).

> Der Widerstand am OV hat doch zwei Funktionen. Er dient der Bestimmung
> des Verstärkungsfaktors der OV und zum anderen bestimmt er die
> Grenzfrequenz des Tiefpasses 3.Ordnung. Ist das richtig?

Ja, die Komponente 1.Ordnung hat aber nur einen begrenzten Einfluss.

> Bedeutet das nicht auch, dass ich mir einen Potentiometer an der
> Stelle des Widerstandes R1 abschminken kann, weil ich somit durch das
> Drehen am Poti auch die Grenzfrequenz des TP ändern würde?

Mann, die beiden Schaltungen (Tiefpass und Schaltung) sind nicht 
äquivalent. Im linken Bild kann man R11 weitgehend ohne Einfluss auf die 
Verstärkung verändern, bei R12 im rechten Bild ist das anders, dort 
kannst du ohne Einfluss auf die Grenzfrequent die Verstärkung mit R11 
(=Poti) ändern.

von Helmut S. (helmuts)


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> Ohne mich hier nach vorn drängen zu wollen, möchte ich anmerken, dass
ich die Schaltung vorgeschlagen und dimensioniert habe, Helmut hat das
nur 1:1 übernommen und dabei den Eingangsteiler so geändert, so dass der
OPV nun unterschiedliche DC-Widerstände an seinen Eingängen sieht
(Offsetspannung, aber hier nicht so wichtig).


Hallo Arno,

da muss ich mich glatt bei dir entschuldigen, dass ich nicht 
dazugeschrieben habe, dass ich deine Dimensionierung genommen habe. Ich 
hatte eigentlich gedacht, dass Claude das selber sieht. OK, er ist noch 
am lernen, das entschuldigt natürlich. Ich werde mir in Zukunft mehr 
Mühe geben alle Quellen anzugeben. :-)

Gruß
Helmut

von ArnoR (Gast)


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Helmut S. schrieb:
> da muss ich mich glatt bei dir entschuldigen...

Nein, das musst du nicht, so war es nicht gemeint. Mich kotzt es nur 
manchmal an, dass man sich so viel Zeit für die Leute nimmt und die dann 
nichtmal die Beiträge richtig lesen und immer wieder (wie jetzt hier 
fachlichen) Müll schreiben. Ich frag mich jetzt langsam wie der Claude 
jemals die Schaltung verstehen will, wenn solche Fragen kommen:

> Hat C8 auch diese Funktion?

(Antwort: nein)

von Claude J. (berus)


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Ich wollte hier keine Verwirrung stiften. Dass die Schaltung von Helmut 
die gleich ist wie deine mit dem Unterschied der anderen OVs und einem 
weiteren Widerstand, hätte mir wirklich auffallen können. Ich kann 
deinen Ärger darüber verstehen, dass ich diese Tatsache durcheinander 
gebracht habe.

Ich bin für dein Beiträge, auch den letzten, dankbar. Ich meine, du 
hättest mir ja den Schaltplan und die Simulationsgrafik nicht schicken 
müsse. Du hast es aus freien Stücken getan :)

Ich beherrsche die Elektrotechnik sicher nicht wie einer von euch. Ich 
möchte aber dazulernen. Da kommt es schon vor, dass man manchmal Fehler 
macht bzw. unqualifizierte Fragen stellt. Was nützt es mir, wenn ich die 
Schaltung einfach übernehme ohne sie zu verstehen.
Ich wette, dass du beim Erlernen der Elektrotechnik nicht nur einmal auf 
der falschen Spur warst.

Die Frage nach der Funktion der beiden Kapazitäten war mir bis eben 
nicht klar. Das hat sich zu meiner Freude geändert :-)

Beim Lesen der Elektrobücher erfährt man einiges, aber auch nicht alles.

Freundliche Grüße
und
bis später

von Claude J. (berus)


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Hallo

nach meinem gestrigen Patzer habe ich heute versucht die Dimensionierung 
des Schaltplans von ArnoR nachzuvollziehen.

Zuerst habe ich die Grenzfrequenz des Verstärkers für die gegebenen 
Werte R12=100k und C1=100p separat ermittelt. Dabei kam 15,9 kHz raus.

Danach habe ich den den Tiefpass 2.Ordnung in Sallen-Key-Architektur für 
10kHz dimensioniert. Dabei kamen die Widerstände R7=11,5 kOhm und 
R8=21,6 kOhm heraus.

Ich habe von Vornherein nicht geglaubt, dass ich die Widerstände R12, R7 
und R8 unabhängig voneinander dimensionieren kann. Ich habe das eher nur 
deshalb gemacht, um mir zu zeigen, dass ich eben nicht die einzelnen 
Filterstufen unabhängig voneinander dimensionieren kann.

Da ich davon ausgegangen bin, dass du ArnoR den Schaltplan für fg=10kHz 
ausgelegt hast, mussten meine Werte für den TP 2.Ordnung falsch sein.

Seit dem Suche ich im Internet nach einer Formel für dieses Tiefpass 
3.Orfnung- leider vergebens. Das treibt mich allmählich in den Wahnsinn.

@Arnor: Könntest du mir bitte mitteilen, auf welcher Formel du das 
Tiefpass 3.Ordnung dimensioniert hast?

Ich weiß nicht warum, aber ich habe die Idee den Widerstand R11 gegen 
ein Poti einzutauschen am Anfang einfach nicht in Betracht gezogen. Das 
es aber tatsächlich geht, habe ich danach verstanden.
Danke ArnoR!

von ArnoR (Gast)


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Claude Juncker schrieb:
> Zuerst habe ich die Grenzfrequenz des Verstärkers für die gegebenen
> Werte R12=100k und C1=100p separat ermittelt. Dabei kam 15,9 kHz raus.

Ja, das muss auch so sein, weil sich die Grenzfrequenz der 
Gesamtanordnung mit steigender Stufenanzahl immer weiter nach unten 
verschiebt.

> Danach habe ich den den Tiefpass 2.Ordnung in Sallen-Key-Architektur für
> 10kHz dimensioniert. Dabei kamen die Widerstände R7=11,5 kOhm und
> R8=21,6 kOhm heraus.

Für welche Filtercharakteristik hast du denn gerechnet? Es gibt doch im 
Prinzip unendlich viele mögliche. Die Klassischen (Bessel, Butterworth, 
Tschebyschev usw.) sind doch nur bestimmte Spezialfälle.

> Seit dem Suche ich im Internet nach einer Formel für dieses Tiefpass
> 3.Orfnung- leider vergebens. Das treibt mich allmählich in den Wahnsinn.
> Könntest du mir bitte mitteilen, auf welcher Formel du das
> Tiefpass 3.Ordnung dimensioniert hast?

Nein, kann ich nicht, denn das ist eine nichtklassische Charakteristik. 
Ich habe einfach eine Butterworth-Carakteristik zugrunde gelegt und die 
dann soweit variiert, dass mit Normwerten ein schön flacher Frequenzgang 
rausgekommen ist.

von Helmut S. (helmuts)



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> Seit dem Suche ich im Internet nach einer Formel für dieses Tiefpass
3.Orfnung- leider vergebens. Das treibt mich allmählich in den Wahnsinn.

Nimm halt irgend ein Filter Programm, z. B. Filterlab von Microchip oder 
FilterPro von TI.

Im Anhang ein Beispiel mit den Werten von Filterlab. Es gibt übrigens 
beliebig viele Filter für das Sallen-Key Filter 2. Grades mit gleicher 
Grenzfrequenz da man die beiden Kondensatoren in gewissen Grenzen 
beliebig wählen kann. Es kommen dann halt andere Werte für die 
Widerstände heraus. Das Filter 1. Grades wird durch die 
RC-Parallelschaltung im 1. Opamp realisiert.


3. Grad = 1. Grad + 2. Grad

von Claude J. (berus)


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@ArnoR:

ArnoR schrieb:
> Claude Juncker schrieb:
>> Zuerst habe ich die Grenzfrequenz des Verstärkers für die gegebenen
>> Werte R12=100k und C1=100p separat ermittelt. Dabei kam 15,9 kHz raus.
>

> Für welche Filtercharakteristik hast du denn gerechnet? Es gibt doch im
> Prinzip unendlich viele mögliche. Die Klassischen (Bessel, Butterworth,
> Tschebyschev usw.) sind doch nur bestimmte Spezialfälle.

Ich habe mal mein File für das Berechnen von Butterworthfilter 2.-4. 
Ordnung hoch geladen. Das ist vlt. zu viel des guten, aber trotzdem.
Ich habe einen Butterworth als Filter für die Dimensionierung oben zu 
Grunde gelegt so wie du.

>> Seit dem Suche ich im Internet nach einer Formel für dieses Tiefpass
>> 3.Orfnung- leider vergebens. Das treibt mich allmählich in den Wahnsinn.
>> Könntest du mir bitte mitteilen, auf welcher Formel du das
>> Tiefpass 3.Ordnung dimensioniert hast?
>
> Nein, kann ich nicht, denn das ist eine nichtklassische Charakteristik.
> Ich habe einfach eine Butterworth-Carakteristik zugrunde gelegt und die
> dann soweit variiert, dass mit Normwerten ein schön flacher Frequenzgang
> rausgekommen ist.

Ok, das geht anscheinend auch. Ich kann mir vorstellen, dass man dafür 
eine Formel herleiten kann. Ich meine, ich kann es leider nicht.Es 
sollte doch irgendwo etwas zu finden sein. Ich gehe mal am Dienstag in 
die Bibliothek, vlt. finde ich dort etwas hilfreiches.

@Helmut:

Helmut S. schrieb:

> Nimm halt irgend ein Filter Programm, z. B. Filterlab von Microchip oder
> FilterPro von TI.

Also würdest du auch so wie ArnoR einfach die Werte für die Bauteile in 
einem Simulationsprogramm variieren. Nun gut, wenn ihr beide das 
vorschlagt, werde ich das wohl so machen.

> Es gibt übrigens
> beliebig viele Filter für das Sallen-Key Filter 2. Grades mit gleicher
> Grenzfrequenz da man die beiden Kondensatoren in gewissen Grenzen
> beliebig wählen kann.
> Es kommen dann halt andere Werte für die
> Widerstände heraus.

Das ist begreiflich. Es gibt also theoretisch unendlich viele Lösungen 
für die Dimensionierung der Widerstände und Kondensatoren für ein 
bestimmte Grenzfrequenz.

> Im Anhang ein Beispiel mit den Werten von Filterlab.>

Danke.

Das Filter 1. Grades wird durch die

> RC-Parallelschaltung im 1. Opamp realisiert.
>
> 3. Grad = 1. Grad + 2. Grad

Das bringt mich auf eine neue Frage. Gibt es eine Formel wie ich die 
gesamte Verstärkung zweier Verstärkerstufen zusammen berechne? Durch 
einfache Multiplikation etwa?
Das hier nur mal am Rande.


Nun mal zu etwas anderem - sprich Poti. Das Poti würde ich also anstatt 
R1 einbauen. Der Verstärker LT1125, den Helmut vorschlägt, hat laut 
Datenblatt eine Transitfrequenz von 12.5 Mhz. Demnach müsste theoretisch 
in diesem Fall fT/fg=V  12.5MHz/10000Hz= 1250 möglich sein.

Die Formel für die Verstärkung wäre doch in diesem Fall:

V=1+R12/R11

Da hier R12=100k ist gilt ja genauer gesagt

V=1+(100k/R11)

Wenn ich also eine Verstärkung von 41 bis 1001 erreichen möchte,

Vmin = 1+100000 Ohm / 2500 Ohm = 41
und
Vmax = 1+100000 Ohm / 100 Ohm  = 1001


dann benötige ich ja ein Poti mit R11= [100;2500 Ohm].
Das folgende Poti hat 2,5k.

http://www.conrad.biz/ce/de/product/424153/Vishay-Praezisions-Potentiometer-249-2K5Lin-25-k-1-W-bei-70-C-10-

Könnte es nicht kritisch werden, wenn ich dieses Poti zusammen mit dem 
Schaltplan realisiere und es darum geht, dass Poti auf 0 Ohm zu drehen.

Das würde rein rechnerisch V= 1+1/0  eine Division durch Null ergeben 
bzw. beim Divergieren gegen Null eine unendlich große Verstärkung 
ergeben. Könnte das nicht zum Problem werden? Ich stelle mir dieses Poti 
stufenlos vor oder gibt es da etwas diskrete Werte wie 100, 250, 500, 
1000,...,2500 Ohm. So etwas habe ich aber im Datenblatt nicht gefunden.

Freundliche Grüße

von Helmut S. (helmuts)


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> Gibt es eine Formel wie ich die gesamte Verstärkung zweier Verstärkerstufen 
zusammen berechne? Durch einfache Multiplikation etwa?

Ja.

Wenn ein Verstärker ein GBW von 12,5MHz hat, dann wird den niemand bei 
fg=10kHz und Verstärkung 1250 betreiben, da dann der Opamp überhaupt 
keine Reserve hat um die Nichtlinearität spezielld der internen 
AB-Endstufe auszuregeln. Das Ergebnis wäre xx% Klirrfaktor. Deshalb 
maximal mit Verstärkung 100 betreiben. Wenn ich ein Messegrät bauen 
müsste, dann würde ich einen mit noch höherem GBW nehmen oder nur 
Verstärkung 30 machen. Dann kommt halt eine zweite Stufe dahinter.

: Bearbeitet durch User
von Claude J. (berus)


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Hallo,

ich habe vorgestern nicht geschrieben, weil ich bei einem Umzug geholfen 
habe. Gestern habe ich auch nicht geschrieben, weil mir die Motivation 
fehlte. Das nur zur Information.

Ehrlich gesagt, bin ich etwas verblüfft. Ich dachte, dass die Idee mit 
dem Poti und der bis zur 1000fachen einstellbaren Verstärkung, wäre 
einfach um zusetzten. Da habe ich mich wohl getäuscht, nicht ?

Ich benötige im Grunde genommen ein höchste Verstärkung von 400.

Ehrlich gesagt weiß ich noch immer nicht, wie ich bei dem im Schaltplan 
vorhandenen Nicht-invertierendem-Verstärker das Problem mit der Regelung 
des Potis auf Null, klar kommen soll, wenn das Poti gegen den 
Verstärkerwiderstand der Verstärkung ausgetauscht werden soll, der an 
Masse angeschlossen wird. Es wäre noch immer eine Division durch Null 
vorhanden.

Du Helmut, hast auch bestätigt, dass ich die gesamte Verstärkung durch 
die Multiplikation der einzelnen Verstärkerstufen berechnen kann.
Das heiß also, dass ich für die Verstärkung von 400 zwei 
Verstärkerstufen mit jeweils einem maximalen Verstärkungsfaktor von 
z.B.: 20 bräuchte oder eben in der ersten Verstärkerstufe 100 und in der 
zweiten eine von 4. Genau dafür habe ich jetzt eine neue Schaltung mit 
LTspice modelliert. Im Anhang ist sie zu sehen. Dabei habe ich die erste 
Verstärkung auf 100 festgelegt. Bei der anderen Verstärkerstufe habe ich 
ein Poti mit 10 Gängen. Das erlaubt stufenweise eine Verstärkung von 
1,15; 1,3; 1,75; 2,5; und 4,01 in den letzten 5 Gängen. Die erste Fünf 
Gänge sind 1; 1,01 und unbedeutend abweichend von 1.

Gleichzeitig wollte ich hier noch wissen, ob jetzt der vorangehende 
Filter der ersten Verstärkerstufe noch mit dem darauf folgenden Filter 
2.Ordnung beim Dimensionieren in Wechselwirkung steht. Oder ob ich in 
diesem Fall die beiden Filter 1. und 2. Ordnung separat voneinander 
dimensionieren kann?

Für einen schnellen Überblick, habe ich noch ein Screenshot von der 
Schaltung hoch geladen. Was haltet ihr davon?

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