Hallo, ich will aktive Tiefpassfilter bauen, Grenzfrequenz im Bereich 1-2MHz. Die Verstärkung muss nicht hoch sein, im Bereich 1 bis 5. Wie viel GBW (Gain-Bandwith-Produkt) muss man für swoas einplanen? Wenn ich das richtig verstanden habe solle ich von Sallen-Key die Finnger lassen weil da immer hochfrequenze Anteile durchsauen wenn der OP nicht schnell genug ist. In diesem Fall hat mir die (sonst sehr nützliche) Liste mit Standardbauteilen nicht weiter geholfen: http://www.mikrocontroller.net/articles/Standardbauelemente Die OPs dich ich da gefunden habe haben entweder eine GBW von <4MHz, bei dich nicht sicher bin ob das reicht, sind übertrieben schnell (GBW >1GHz) oder kosten eine Stange Geld - ich brauch so 10-20 Stück und es soll ein Hobby-Budget nicht überschreiten. 5V unipolar oder +/-5V Versorgung wären super, +/-8V sind auch ok wenn sein muss. Ein bis 4 OPs pro Chip. Ob ich das auch mit passiven Filtern machen kann weiß ich nicht genau, es sollen verschiedene Varianten von Pulse Shapern werden, deswegen passen die typischen LC-Filter Designprogramme nicht, und die Beispiele im Netz sind alle mit aktiven Filtern. Habt ihr Vorschläge für passende schnelle OPs die man bei Reichelt bekommt?
asd schrieb: > Wenn ich das > richtig verstanden habe solle ich von Sallen-Key die Finnger lassen weil > da immer hochfrequenze Anteile durchsauen wenn der OP nicht schnell > genug ist. Das ist bei anderen Strukturen auch so, vielleicht nicht ganz so ausgeprägt. Hängt auch davon ab, wie weit den Sperrbereich auch wirklich als solcher gelten soll. > Die OPs dich ich da gefunden habe haben entweder eine GBW von <4MHz, bei > dich nicht sicher bin ob das reicht, 4 MHz reichen auf jeden Fall nicht. Eher 400MHz.
Hmm... wenn ich das richtig verstanden habe müsste ich auch Video-Puffer nehmen können und, ganz ohne Rückkopplung, die einzelnen R-C-Glieder für die Pole dazwischen schalten. Die beiden in der Bauteilliste http://www.mikrocontroller.net/articles/Standardbauelemente erwähnten Typen sind jedoch balanced und brauchen mindestens +/-6V. Wie sucht man gezielt nach solchen Verstärkern, die am besten schon für Verstärkung 1 oder 2 vorkonfiguriert sind? Bei Reichelt kann man nur nach Typnummer suchen, und auch bei Digikey ist das eher Zufall...
Das mindeste wären etwa 10 MHz Bandbreite, also etwa gute Audio OPs wie NE5532,OPA137 und ähnliche. Da ist man aber schon mit der Amplitude eingeschränkt. Passender wären wohl OPs mit GBW so im Bereich 100-400 MHz, etwa AD8055 oder ähnlich. Bei den schnellen OPs geht es sowieso in Richtung +-5 V oder ähnlich. Was man genau braucht hängt von den Anforderungen ab. Wegen der Unterdrückung hoher Frequenzen die der OP nicht so gut kann, ist die Kombination mit einer LC Fitlerstufe nicht so falsch: also LC fürs grobe und der aktive Filter fürs feine.
Man sollte die Funktionalitaet nicht vergessen. Ein Tiefpass von 1MHz soll das drueber daempfen. Was man damit meint ? zB 10MHz ? zB 20MHz ? 50MHz ? Wasauchimmer. Bei dieser Frequenz sollte der Opamp dann auch noch was koennen. Wenn der OpAmp bei 5MHz schon zu Ende ist, bringt's wenig.
Hallo asd, eine wichtige Frage: welche Ordnung soll denn Dein Tiefpass haben? Vielleicht genügt Dir ja auch ein RC-Tiefpass. Je höher die Ordnung, je mehr Bandbreite ist erforderlich. mfg klaus
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Insgesamt wird es 6. oder 8. Ordnung werden, das wird sowieso aus Blöcken 2. Ordnung zusammen gesetzt. Wegen der Sperrdämpfung zu hohen Frequenzen hin habe ich an Blöcke 2. Ordnung mit Mehrfachrückkopplung gedacht (siehe Bild), die sollten doch nach der Theorie oberhalb der Frequenz bei der der OP noch wirksam ist, eine Dämpfung zumindest wie ein Tiefpass 1.Ordnung haben. Liege ich da richtig? Bei Fg=2MHz kann man langsam schon über LC-Filter nachdenken. Die gängigen Designprogramme bieten Bessel, Butterworth und Tschebycheff an. Da es bei meinem Filter um einen Pulse Shaper geht, und die Physiker eher im Zeitbereich denken nehmen die immer die selbe Zeitkonstante für alle Stufen. Die Option hat keins der Designprogramme für LC-Filter. Weiß hier jemand ob es das gibt, und wenn nicht, ob es Probleme gibt wenn ich ein Bessel nehme? Die Sprungantwort im Tietze-Schenk sieht sehr ähnlich aus.
Hallo, > Bei Fg=2MHz kann man langsam schon über LC-Filter nachdenken. Die > gängigen Designprogramme bieten Bessel, Butterworth und Tschebycheff an. > Da es bei meinem Filter um einen Pulse Shaper geht, und die Physiker > eher im Zeitbereich denken nehmen die immer die selbe Zeitkonstante für > alle Stufen. Das ist ungünstig. >Die Option hat keins der Designprogramme für LC-Filter. Wenn Du drei identische Stufen hintereinanderschaltest, kommt normalerweise etwas ganz anderes heraus als gedacht. Konkret würde ich annehmen, dass Du Dir bei einer solchen Konstruktion bei irgendeiner Frequenz eine satte Resonanzüberhöhung einhandelst. Als Anfänger im Filterbau würde ich an Deiner Stelle erstmal mit Filtern maximal 4. Ordnung anfangen. Sonst würde ich vermuten, dass Dir die Probleme schnell über den Kopf wachsen. Du musst ja nicht nur auf die Übertragungsfunktion achten, sondern auch auf Toleranzen der Bauteile, Schwingungsneigung der Schaltung, Übersteuerung der OPV (nicht nur am Ein- und Ausgang schauen, sondern auch auf die Stufen dazwischen) und allgemeine Layoutprobleme. Beachte, dass viele der schnellen OPV eine Mindestverstärkung von 2, 5 oder 10 benötigen. Sonst schwingen sie. Sofern nichts anderes gefordert wird, wählst Du ein Standardfilter. - Butterworth-Filter haben den Vorteil, dass die Übertragungsfunktion im Durchlassbereich näherungsweise konstant ist. - Besselfilter sorgen für eine möglichst gleichbleibende Signalform. Geeignete Operationsverstärker und ein Programm (LT-Spice) zum Simulieren findest Du hier: http://www.linear.com/products/High_Speed_Amplifiers http://www.linear.com/designtools/software/ Aufgrund Deiner Beschreibung vermute ich, dass Du Student bist und in einem Physik-Forschungsinstitut als SHK zur Elektronikentwicklung engagiert bist. Daher ein paar Worte vorab zu dieser Konstellation: Physiker in dieser Konstellation haben in der Regel viel Ahnung von Ihren Anwendungen, aber nur ein gefährliches Halbwissen von Schaltungsentwicklung. Sie drängen daher ihre SHKs gerne dazu, erstmal freifliegende Elektronikaufbauten anzufertigen. Wenn Du Dein Projekt möglichst schnell und erfolgreich beenden willst, ignorierst Du diesen Wunsch und baust gleich den ersten Entwurf auf einer Leiterplatte mit Massefläche auf. Für die Spannungsversorgung nimmst Du bevorzugt Linearregler (auch, wenn die Spannungsversorgung von einem Labornetzteil kommt), z. B. die Standardbauteile 7805/7905. Die Spannung am Ein- und Ausgang der Linearregler pufferst Du jeweils mit 100µF (Elko) parallel 100nF (Keramik 0805/0603) gegen die Massefläche ab. In unmittelbarer Nähe der OPV entstörst Du die Versorgungsspannung dann nochmal jeweils mit 100nF (Keramik) gegen die Massefläche. Viele Grüße Michael
asd schrieb: > Wenn ich das > richtig verstanden habe solle ich von Sallen-Key die Finnger lassen weil > da immer hochfrequenze Anteile durchsauen wenn der OP nicht schnell > genug ist. Da der OP bei Sallen Key meistens die Verstaerkung von 1 hat kann man den auch durch einen Emitterfolger ersetzen. Und der ist weitaus schneller als ein OP.
Helmut Lenzen schrieb: > asd schrieb: >> Wenn ich das >> richtig verstanden habe solle ich von Sallen-Key die Finnger lassen weil >> da immer hochfrequenze Anteile durchsauen wenn der OP nicht schnell >> genug ist. > > Da der OP bei Sallen Key meistens die Verstärkung von 1 hat kann man > den auch durch einen Emitterfolger ersetzen. Und der ist weitaus > schneller als ein OP. Nur ist es dann mit der Genauigkeit vorbei da die Verstärkung nur 0,9x beträgt und der niedrige Eingangswiderstand auch noch zusätzliche Offsetfehler bewirkt. Die temperaturabhängige Ube Spannungsverschiebung will man auch nicht haben.
Helmut S. schrieb: >> Da der OP bei Sallen Key meistens die Verstärkung von 1 >> hat kann man den auch durch einen Emitterfolger ersetzen. >> Und der ist weitaus schneller als ein OP. > > Nur ist es dann mit der Genauigkeit vorbei da die Verstärkung > nur 0,9x beträgt räusper Die Zeit, in der Bipolartransistoren eine Stromverstärkung von 10 hatten, ist seit ungefähr 40 Jahren vorbei. > und der niedrige Eingangswiderstand [...] Ähhh..?! 100kOhm ist bei 2MHz i.d.R. mehr als genug. Ein einzelnes Picofarad steuert bei 2MHz schon 80kOhm Scheinwiderstand bei. > [...] auch noch zusätzliche Offsetfehler bewirkt. > Die temperaturabhängige Ube Spannungsverschiebung > will man auch nicht haben. Nicht alle Schaltungen müssen DC-gekoppelt sein.
> Nicht alle Schaltungen müssen DC-gekoppelt sein.
Der gefragte Tiefpass aber schon. Es immer wider interessant, dass Leute
die Anforderungen nicht lesen.
Sallen Key Filter hat man vor 40 Jahren mit einem Emitterfolger gebaut.
Heutzutage gibt es dafür "Notenabzug".
:
Bearbeitet durch User
Helmut S. schrieb: >> Nicht alle Schaltungen müssen DC-gekoppelt sein. > > Der gefragte Tiefpass aber schon. Meine Güte. Natürlich ist ein Tiefpass DC-gekoppelt. Das liegt wohl in der Natur der Sache... Gemeint war: "Nicht immer benötigt man die Präzision bei Gleichspannung, die mit einem OPV erreichbar ist." War das jetzt so schwierig? > Es immer wider interessant, dass Leute die Anforderungen > nicht lesen. Meine "Anforderung" war nur, Deine - in meinen Augen merkwürdigen - Ansichten richtigzustellen: 1) "Geringe Genauigkeit wegen v=0.9" stimmt mMn nicht. Mit einem einfachen Emitterfolger ist man mindestens bei v=0.98; mit einer Komplementär-Darlington-Schaltung sollte man auch v = 0.999 erreichen können. So viel besser ist ein OPV auch nicht. 2) "Große Fehler wegen geringen Eingangswiderstand" stimmt mMn auch nicht. Die Fehler liegen bei vernünftiger Auslegung im Bereich von 0.1%. 3) "Schlechte DC-Genauigkeit" stimmt teilweise; es ist ohne Differenz- verstärker und mit diskreten Transistoren schwierig, gute DC- Genauigkeit (=geringen Offset) hinzubekommen. Vielfach ist das jedoch gar nicht nötig; es genügt häufig eine geringe Offset-Drift. Das ist aber machbar. > Sallen Key Filter hat man vor 40 Jahren mit einem Emitterfolger > gebaut. Ich bin nicht "man". Und Du bist - Gott sei Dank - weder mein Lehrer noch mein Chef. > Heutzutage gibt es dafür "Notenabzug". Genau. Der deutsche Absolvent klagt, wenn er für einen MHz-Verstärker keinen passenden GHz-OPV findet. Der Chinese nimmt ein paar 300MHz- Transistoren für ein Hundertstel des Preises und rollt den Markt auf. Alles erfunden, nicht wahr...?!
> Vielfach ist das jedoch gar nicht nötig; es genügt häufig eine
geringe Offset-Drift.
Geringe Drift gibt es mit diskreten Transistoren niemals. Schon 1°C
Temperaturdrift machen 2mV aus. Zum Glück sucht der Fragesteller einen
Opamp. Damit ist er auf jeden Fall auf dem richtigen Weg.
Helmut S. schrieb: > Geringe Drift gibt es mit diskreten Transistoren niemals. Schon 1°C > Temperaturdrift machen 2mV aus. Dann nimmt man einen komplementär Emitterfolger dann hat man die Drift nicht. Possetitjel schrieb: > Genau. Der deutsche Absolvent klagt, wenn er für einen MHz-Verstärker > keinen passenden GHz-OPV findet. Der Chinese nimmt ein paar 300MHz- > Transistoren für ein Hundertstel des Preises und rollt den Markt auf. Full Ack. Die heutige Mentalität ist wenn es kein passendes ICs für die Aufgabe gibt ist die Sache nicht lösbar.
Helmut S. schrieb: >> Vielfach ist das jedoch gar nicht nötig; es genügt häufig >> eine geringe Offset-Drift. > > Geringe Drift gibt es mit diskreten Transistoren niemals. > Schon 1°C Temperaturdrift machen 2mV aus. Wie heißt es so schön? "Wer will, findet Wege. Wer nicht will, findet Gründe". Im Finden von Hinderungsgründen bist Du offenbar Spitze. Differenzverstärker (mit diskreten Transistoren) wurden erfunden. Gegenkopplung wurde erfunden. Temperaturkompensation wurde erfunden. Verbundverstärker mit getrennten Signalwegen für NF und HF wurden auch erfunden. > Zum Glück sucht der Fragesteller einen Opamp. Damit ist er > auf jeden Fall auf dem richtigen Weg. Jeder wie er mag... ;-)
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