Asymmetrischer Tiefpassfilter mit einem Nachwiderstand

[Dennis P. (seedman)]

Hallo,

vielleicht könnte mir jemand bei der Erklärung von der folgenden 
Schaltung im Anhang helfen.

Es geht um einen Tiefpassfilter bestehend aus einem passiven RC-Glied.

Der Ersteller dieser Schaltung spricht von einem Tiefpass.

Ich behaupte, dass der Tiefpass asymmetrisch und vor allem fast 
unwirksam ist.

PAD2 und PAD3 ist jeweils an eine Motorphase angeschlossen (BLDC)

Abstrahiert man die Schaltung, liegt entweder an PAD2 ein PWM-Signal und 
an PAD3 ein Low-Signal (0V). Oder andersrum liegt an PAD3 ein PWM-Signal 
und an PAD2 ein Low-Signal (0V).

Über R2, C1, und R4 soll der Tiefpass gebildet werden.

Meine Simulation mit einem Bodeplotter führt quasi zu keiner Dämpfung.

Fall1: R2 und C1 sollen als Tiefpass wirken, jedoch unterdrückt R4 die 
Wirkung.

Fall2: R4 und C1 sollen als Tiefpass wirken, jedoch unterdrückt R1 die 
Wirkung.


Fall2 bietet immerhin noch eine Dämpfung bis -21db.

Fall1 dämpft garnichts mehr...


Sind meine Annahmen richtig, dass der Tiefpass asymmetrisch und fast 
unwirksam ist ?

Wie kann die Schaltung hinsichtlich des Tiefpasses verbessert werden ?




Gruß Dennis

[Helge A. (besupreme)]

Der Tiefpaß ist zwar asymmetrisch aufgebaut (verschiedene Widerstände), 
es wirkt trotzdem die Reihenschaltung der beiden Widerstände und der 
Kondensator.

Der Tiefpaß wirkt aber dieser Berechnung folgend nur bis zu der 
Flußspannung der Optokoppler-LED, diese sind ohne einen Vorwiderstand 
direkt am Kondensator angeschlossen. Dadurch ist die effektive 
Grenzfrequenz im leitenden Zustand beeinflußt von differentiellen 
Innenwiderstand der Oprokoppler. Ich würde daher im durchgeschalteten 
Zustand eine Grenzfrequenz grob geschätzt zwei Zehnerpotenzen höher 
erwarten.

--

Es wird immer zwei Grenzfrequenzen geben. Zum einen die aus den jetzt 
vorhandenen Bauteilen R2,R4,C1. Zum anderen die im belasteten Fall. Um 
beide zumindest etwas anzunähern, würde ich einen Vorwiderstand vor die 
Optokoppler schalten etwa in der Größe der Tiefpaßwiderstände.

[Dennis P. (seedman)]

Und wie berechnest du nominell die Grenzfrequenz ?

Man kann doch nicht R2 und R4 addieren und dann mit C1 den Tiefpass 
berechnen.

Mein virtueller Bodeplotter zeigt zwischen 1mHz und 1Ghz gar keine 
Dämpfung an.

[Helge A. (besupreme)]

Ähm. Dann ist entweder die Simulation nit richtig, oder die Modelle des 
Simulators haben einen Fehler.

Es könnte sein, daß die Simulationssoftware von einem Innenwiderstand 
von 0 ausgeht bei den Optokopplern. Mit einem zusätzlichen R5 sieht das 
dann nach Tiefpaß aus ;)

[Dennis P. (seedman)]

Hallo Helge,

ich verstehe nicht warum du vor und nachdem Kondensator jeweils 11k 
verwendest. Nach meiner obigen Schaltung werden entweder 1k vor und 10k 
nachdem Kondensator C1 eingesetzt oder invertiert 10k vor und 1k danach.
Das ist aus deiner Simulation nicht ersichtlich.

Vielleicht zeigt das meine Simulation (Multisim) im Anhang.


Gruß Dennis

[Helge A. (besupreme)]

Ah jetzt... ;)

Der OUT Eingang deines Oszilloskops darf nichts mit dem Motorkontakt zu 
tun haben, sondern soll nur den Strom durch die Optokoppler messen. 
Siehts bei dir dann besser aus?

Wenn du so mißt wie in deinem Bild, vernachlässigst du einen der beiden 
Widerstände, die in den Tiefpaß R2-R4-C1 eingehen.

Wenn das plausible Ergebnisse liefert, schalte mal den von mir 
zusätzlich eingebauten R5 zwischen C1 und die Optokoppler. Das Bild wird 
dann anders aussehen.

--

Im Anhang: was passiert, wenn R5 (fast) entfällt, also z.B. mit 1 Ohm. 
Der Strom durch die Optokoppler sieht total anders aus.

[Dennis P. (seedman)]

Helge ich habe nochmal drei Fälle ausprobiert (siehe Anlage).

Tatsache lag es am OUT-Anschluss. Ich habe jetzt die Masse für den 
OUT-Ausgang direkt nachdem Kondensator angeschlossen. Und jetzt ergibt 
sich für den Fall1 und Fall2 das erwartete Bode-Diagramm. Interessant 
ist auch wenn die Widerstände quer getauscht werden, bleibt die 
Grenzfrequenz gleich.

Wie lässt sich das rechnerisch nachweisen ?

Wenn ich die Masse für den OUT-Ausgang ganz weglasse ergibt sich Fall 3.

Dann existiert bereits eine -6db Grunddämpfung.