Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Tschebyschev-Filter Typ 2 designen


von Jonas K. (jonas_k)


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Servus zusammen,

ich bin grade dabei, einen LC-Tiefpass zu designen. Ich möchte auch mal 
sehen, was mit einem Tschebyschew Typ II Filter möglich ist (Ripple im 
Stoppband).
Ich finde allerdings nirgendwo ein (kostenloses) Designtool oder 
Tabellen, um den Typ II zu designen, nur immer Typ I.

Weiß jemand eine Lösung?

Gruß
Jonas

P.S.: Eigtl irrelevant: Filter ist hinter DAC mit 14 bit/200MS/s, 
braucht also möglichst schnell 85 dB Sperrdämpfung...

von Steffen E. (steffen23)


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Für diese Zwecke kann ich dir Ansoft Designer empfehlen. Gibt es als 
kostenlose Version hier:

http://www.gunthard-kraus.de/Ansoft%20Designer%20SV/

Dort ist auch ein Tutorial zum Design eines Filters, da brauchst du nur 
deinen Typ auswählen und die Werte einzugeben. Danach ist auch eine 
Simulation mit realen Bauteilen möglich. Das Programm braucht zwar ein 
klein bisschen Einarbeitungszeit ist dafür aber sehr gut.

Was du beachten musst, dass das Tool von einer HF Welt ausgeht, d.h. 50 
Ohm Ein- und Ausgangslasten des Filters, das musst du mit ändern bei der 
Eingabe.

von Chloro (Gast)


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Dann wuerd ich ein Cauer Filter empfehlen. Das waer dann ein 
elliptisches Filter.

von EMU (Gast)


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google mal nach Elsie Filter Design
die Trial Version ist kostenfrei
und dann nimm dort ein Cauer Design damit müsstest Du Dein Tscheby TypII 
erhalten

EMU

von Physiker (Gast)


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Hallo.
Wenn Du Matlab hast, dann kannst Du dir ein  LC-Tiefpass nach 
Tschebyschew Typ II, konstruieren.Nennt sich bei Matlab :cheby2
Beste Grüße.

von Jonas K. (jonas_k)


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Steffen E. schrieb:
> Für diese Zwecke kann ich dir Ansoft Designer empfehlen. Gibt es als
> kostenlose Version hier:
>
> http://www.gunthard-kraus.de/Ansoft%20Designer%20SV/
>
> Dort ist auch ein Tutorial zum Design eines Filters, da brauchst du nur
> deinen Typ auswählen und die Werte einzugeben. Danach ist auch eine
> Simulation mit realen Bauteilen möglich. Das Programm braucht zwar ein
> klein bisschen Einarbeitungszeit ist dafür aber sehr gut.
>
> Was du beachten musst, dass das Tool von einer HF Welt ausgeht, d.h. 50
> Ohm Ein- und Ausgangslasten des Filters, das musst du mit ändern bei der
> Eingabe.

Super, das schau ich mir grade mal an. 50 Ohm Ein/Ausgangsseitig passt 
sowieso. Das haben wir auch schon mal im Studium im HF-Praktikum 
hergenommen, nur hab ichs jetzt nicht mehr aufm PC gehabt. Danke!


Chloro schrieb:
> Dann wuerd ich ein Cauer Filter empfehlen. Das waer dann ein
> elliptisches Filter.

Ich hätte aber im Durchlassebereich aber gerne keinen Ripple, sondern 
"maximally flat" oder so was in der richtung -> deswegen Tschebyschev 
Typ II!


Physiker schrieb:
> Hallo.
> Wenn Du Matlab hast, dann kannst Du dir ein  LC-Tiefpass nach
> Tschebyschew Typ II, konstruieren.Nennt sich bei Matlab :cheby2
> Beste Grüße.

Matlab hab ich zwar, ich bekomme da aber nur die Übertragungsfunktion 
bzw. die Pole und Nullstellen. Wie komme ich da dann auf Bauteilwerte?

von Jonas K. (jonas_k)


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Also mit Matlab hats super funktioniert, außerdem kann ich das ganze 
dann auch in meine restlichen Grafiken gut einbinden.

Jetzt hab ich halt eine Übertragungsfunktion, und komm nicht auf eine 
damit verbundene Schaltung bzw. Bauteile...

Weiß da jemand einen Weg? Außer Gleichung n.-ten Grades lösen?

von Rainer Z. (razi)


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Hai!

Jonas K. schrieb:
> Jetzt hab ich halt eine Übertragungsfunktion, und komm
> nicht auf eine damit verbundene Schaltung bzw. Bauteile...
>
> Weiß da jemand einen Weg?

Wenn man wirklich selber rechnen will und nicht irgendwo
nachschlagen, ist die klassische Methode dafür der
Koeffizientenvergleich.

> Außer Gleichung n.-ten Grades lösen?

???

Grusz,
Rainer

von Jonas K. (jonas_k)


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Rainer Ziegenbein schrieb:
> Wenn man wirklich selber rechnen will und nicht irgendwo
> nachschlagen, ist die klassische Methode dafür der
> Koeffizientenvergleich.

Ja, das hab ich gemeint. Bei 7. Ordnung ist das irgendwie schon 
ekelhaft....

Na, hilft wohl nichts, muss ich wohl durch^^



Dann muss ich nur noch rausfinden, wie man einen Chebychev-Typ-2-Filter 
schaltungstechnisch aus Ls und Cs überhaupt aufbaut... :D

von Rainer Z. (razi)


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Hai!

Jonas K. schrieb:
>> Wenn man wirklich selber rechnen will und nicht irgendwo
>> nachschlagen, ist die klassische Methode dafür der
>> Koeffizientenvergleich.
>
> Ja, das hab ich gemeint. Bei 7. Ordnung ist das irgendwie
> schon ekelhaft....

Ja, in der Tat.

Kleiner Tipp: Alle klassischen Filter (Gauss, Bessel, Cauer,
Butterworth, Tschebyscheff...) sind im Wesentlichen gleich
aufgebaut - als Kettenleiter.

Kettenleiter sind im Prinzip kaskadierte Spannungsteiler;
beim Berechnen kann man Kettenbrueche verwenden. Wenn man
beim Ausgang (Abschlussimpedanz nicht vergessen!) anfaengt
und sich zum Eingang vorarbeitet, kommt man voellig ohne
Knoten-/Maschensatz aus; Reihen-Parallelschaltung und
Spannungsteiler genuegt.

Ich habe das vor einer Weile mal fuer Bandfilter (5. Ordnung,
d.h. 2 Parallelschwingkreise und ein Koppelkondensator)
gemacht; ist wilde Rechnerei, aber eigentlich nur eine Frage
der Konzentration.

Alle Angaben aus dem Gedaechtnis :-)

> Dann muss ich nur noch rausfinden, wie man einen
> Chebychev-Typ-2-Filter schaltungstechnisch aus Ls
> und Cs überhaupt aufbaut... :D

Grundstruktur ist einfach: Kettenleiter.

Wo bei Tschebyscheff-II L, C, Reihen- oder Parallelschwing-
kreise hinkommen, musst Du selbst herausfinden, das weiss
ich nicht... :^)

Grusz,
Rainer

von Wilhelm S. (wilhelmdk4tj)


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Hallo zusammen.

Rainer Ziegenbein schrieb:
> Kettenleiter sind im Prinzip kaskadierte Spannungsteiler;
> beim Berechnen kann man Kettenbrueche verwenden. Wenn man
> beim Ausgang (Abschlussimpedanz nicht vergessen!) anfaengt
> und sich zum Eingang vorarbeitet, kommt man voellig ohne
> Knoten-/Maschensatz aus; Reihen-Parallelschaltung und
> Spannungsteiler genuegt.

Genau das ist die Lösung für 'Dummies'

Eine einfache und verständliche Art ist beschrieben bei:

Wes Hayward, W7ZOI
Radio Frequency Design
S. 53 ff.
ARRL 1994, Newington Conneticut, 2. Edition

Es gibt auch noch eine ähnliche Beschreibung in
alten 'Ham Radio Magazin' Heften. Ca. 1976-78; Heft nicht
gefunden, denke mal, es würde auch nicht weiter helfen, weil niemand
das Heft hat.

Diese Methode ist so etwas von primitiv und einfach, mit jedem
technisch-wissenschaftlichen Taschenrechner! zu Fuss!
nachzuvollziehen. Das ist Netzwerkanalyse zum Anfassen.

Die ganze Sache beruht darauf, daß - ausgehend vom Ausgang - die
jeweiligen Kapazitanzen, Induktanzen und Resistanzen oder ihre
entsprechenden Leitwerte sukzessive bis zum Eingang aufaddiert
werden.
Ein Zwischenergebnis des Realanteils wird aufsummiert: aus
diesem kann dann die (theoretische) Einfügedämpfung berechnet werden.

So habe ich mir vor mehr als 30 Jahren Filteranalyse beigebracht.
In Zeiten von RF-SIM99 und ähnlichen Programmen ist das ja wohl
antiquiert, zu Verständnis hat es unendlich beigetragen.

Diese Grundberechnungen habe ich damals sogar auf einem Sharp
Pocketcomputer PC1245 (1302! Basic Bytes! free) zum Laufen
gebracht.

Ich bin nicht 'vom Fach', habe mir alles selbst angeeignet,
dümmer bin ich nicht davon geworden.

73
Wilhelm

von Jonas K. (jonas_k)


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Danke für die Antworten...

Ich hab jetzt die Übertragungsfunktion mit sieben Z's auch schon 
aufgestellt, ich hab nur noch keine Kettelleiterstruktur gefunden, aber 
das wird schon noch...
mal n bisschen in der Bibliothek stöbern und so, im Internet ist 
Information dazu rar gesäht.


Übertragungsfunktion händisch ausrechnen mit Spannungsteiler geht schon, 
man darf sich halt nicht verrechnen :D

von Wilhelm S. (wilhelmdk4tj)


Angehängte Dateien:

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Hallo Jonas,

wieso soll ein Cauer Filter keine Kettenleiterstruktur haben?
Habe dir mal ein Cauer Filter für 10Mhz angehangen.
Mal schnell mit 'Elsie' von Tonnesoftware ausgerechnet.
0,03 dB Passbandripple sollten dir doch wohl genügen.

Noch ein paar Anmerkungen zum von mir oben aufgezeigten
Lösungsweg:
Mit einem Taschenrechner, der polare in karthesische Koordinaten
(und natürlich vice versa) umrechnen kann, ist das kein Problem.
Auf meinem alten HP97 sind das 7 oder 8 Tastenbefehle.
In BASIC - so wie ich es damals gemacht habe - sind es 2 kleine
Unterprogramme zur Umrechnung polar <-> karthesisch und eben
das Unterprogramm, das die paar HP Tasten abarbeitet.
Das Beste an der Sache fand ich damals, daß die Übertragungsfunktion
so nebenbei mitgeliefert wurde.
Ich erinnere mich noch an einen Urlaub, in dem ich exzessiv Band-
und Tiefpassfilter mit dem PC1245 berechnet habe.

73
Wilhelm

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Der AADE Filterdesigner kann anscheinend kein inverses Tschebyscheff. So 
wird der 2.Typ auch gelegentlich bezeichnet.

Scilab kann analoge und digitale chebyshev beider Typen:
http://elm.eeng.dcu.ie/~ee317/Matlab_Clones/signal.pdf
Auf Seiten 98/99 ist ein Beispiel für ein Analoges Filter mit 
"cheb2mag".

von Jonas K. (jonas_k)


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Christoph Kessler (db1uq) schrieb:
> Der AADE Filterdesigner kann anscheinend kein inverses Tschebyscheff. So
> wird der 2.Typ auch gelegentlich bezeichnet.
>
> Scilab kann analoge und digitale chebyshev beider Typen:
> http://elm.eeng.dcu.ie/~ee317/Matlab_Clones/signal.pdf
> Auf Seiten 98/99 ist ein Beispiel für ein Analoges Filter mit
> "cheb2mag".

Das kann Matlab auch, aber an diesem Punkt muss ich ja dann noch zu L 
und C-Werten kommen. Um den Weg dahin ist es oben gegangen.

Wilhelm Schürings schrieb:
> wieso soll ein Cauer Filter keine Kettenleiterstruktur haben?
> Habe dir mal ein Cauer Filter für 10Mhz angehangen.
> Mal schnell mit 'Elsie' von Tonnesoftware ausgerechnet.
> 0,03 dB Passbandripple sollten dir doch wohl genügen.

Ich möchte aber een lieber ein Chebyshev Typ 2 / inversen Chebyshev, 
weil der - wie Butterworth - maximally flat im Durchlassbereich ist und 
damit die Anpassung an den Wellenwiderstand besser stimmt und konstanter 
ist. Sieht man auch im Elsie sehr schön -> Eingangsimpedanz eines 
Cauer-Filters wird bei niedrigen Frequenzen nie so schön wie die eines 
Butterworth-Filters.


Ich hab inzwischen auch ein Programm gefunden, dass den Filter designen 
kann: und zwar von http://www.nuhertz.com
Den Spannungsteil hab ich zwar schon vereinfacht, aber den 
Koeffizientenvergleich muss ich noch machen...

Naja, das ganze wird schon allmählich. :)

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