Hallo!
Ich bin auf der Suche nach einer Möglichkeit ein Bandpassfilter bei etwa
1 kHz zu bauen und dabei auf Operationsverstärker zu verzichten (aus
Gründen des Rauschens). In einer Simulation habe ich eine symmetrische
T-Schaltung bestehend aus 2 Induktivitäten und einer Kapazität genommen,
die die geforderte Güte von Q = 1000 erreicht hat. Als ich diese dann
aufgebaut habe, hat das nur nicht funktioniert. Der Grund hierfür liegt
denke ich darin, dass die Induktivitäten (mit Reihenwiderstand von unter
100 mH) die geringen Verluste nur bei DC haben, oder? Bei 1 kHz hat mein
LCR-Meter für eine einzige Spule lediglich noch eine Güte von ca. 10
gemessen.
Nun dachte ich frag ich einfach mal, ob diese Anforderung mit Hilfe
passiver Komponenten überhaupt irgendwie erreichbar ist bzw. ob jemand
in so etwas Erfahrung hat. Vielen Dank für Eure Hinweise und eure
Diskussionsfreudigkeit :)
Heinz
Heinz schrieb:> Nun dachte ich frag ich einfach mal, ob diese Anforderung mit Hilfe> passiver Komponenten überhaupt irgendwie erreichbar ist
In der Simulation sind alle Bauteile ideal.
In der Realität schaffst du mit heute handelsüblichen Bauteile
vielleicht eine Güte von 30, mit ausgesucht guten Bauetilen von 100,
aber niemals von 1000, nicht mal mit honey comb Spulen und
Glimmerkondensatoren.
Michael B. schrieb:> In der Simulation sind alle Bauteile ideal.>> In der Realität schaffst du mit heute handelsüblichen Bauteile> vielleicht eine Güte von 30, mit ausgesucht guten Bauetilen von 100,> aber niemals von 1000, nicht mal mit honey comb Spulen und> Glimmerkondensatoren.
Was wäre, wenn man mehrere solcher Filter hintereinanderschaltet?
Prinzipiell müsste das doch gehen oder nicht? Was sind honey comb
Spulen?
Mit dem hintereinander Schalten kriegt man einen Filter höherer Ordnung.
Das kann auch eine gute Trennung ergeben, aber halt eine andere
Übertragungsfunktion.
Vor allem die Induktivitäten dürften eine Problem werden. Bei einer
Geforderten Güte von 1000 wären aber auch schon die üblichen MKS
Kondensatoren zu schlecht.
Eine so hohe Güte könnte man mit Elektromechanischen Elementen
erreichen, also etwa ein Piezo an einem mechanischen Resonator.
Mechanisch ist eine Güte von 1000 noch gut erreichbar.
Hallo,
Du hast eine Drossel verwendet. Eine wesentliche Eigenschaft einer
Drossel sind ihre Verluste im Kernmaterial. Dabei erwärmt sie sich.
Könnte man Dein Filter wirklich nicht mit OPVs wie NE5532 oder OP27
aufbauen? Rauschen sie so massiv? Dafür gibt es doch tolle Schaltungen.
Man kann Bandpaßfilter aufbauen, die wie ein Gong ausklingen, nachdem
man sie angeregt hat.
Schalenkern oder Topfkern ist in etwa das gleiche.
http://www.tme.eu/de/details/p11_7-3f3/ferritkerne/ferroxcube/
Spulen für Frequenzweichen in Lautsprechern wären vielleicht noch
interessant.
Mit freundlichem Gruß
Heinz schrieb:
> die geringen Verluste nur bei DC haben, oder?>Bei 1 kHz hat mein>LCR-Meter für eine einzige Spule lediglich noch eine Güte von ca. 10>gemessen.
Du hast da irgendwo einen Denkfehler. Die Güte wird erstmal mit
zunehmender Frequenz besser. Induktiver Widerstand durch Ohmischer
Widerstand. Erst bei sehr hohen Frequenzen wird die Güte wieder
schlechter (abhängig vom Kernmaterial). Q = 1000 wirst du mit
Spulen nicht schaffen, ist ja schon geschrieben worden.
Sehr hohe Güten bei 1kHz könnte man mit mechanischen Schwingern
erreichen, Beispiel Stimmgabelschwinger.
Du möchtest einen passiven Bandpass. Schwingkreis. f=1kHz, Q=1000 - also
b=1Hz
D.h. mit einer Genauigkeit von 0,1% - ehr besser.
Mal angenommen, Du schaffst die Unmöglichkeit, einen Schwingkreis mit
einer Güte von 1000 und einer Genauigkeit von 0,1% aufzubauen.
Wie schließt Du ihn an? Wie belastest Du ihn? (Vor allem, weil aktive
Komponenten ja zu viel rauschen.)
Jede Art von Belastung macht Dir die Frequenz, zumindest aber die Güte
kaputt.
Wozu brauchst Du das Ganze? Ich bin mir sicher, dass dies mal wieder die
dümmste Lösung für ein einfacheres Problem ist.
Entweder willst Du 1kHz detektieren oder Du möchtest 1kHz erzeugen...?
Gruß
Jobst
Selbst wenn Du die Güte hinbekämst - wirst Du mit passiven Bauteilen
kaum eine Frequenzstabilität von <0,1% unter realen Bedingungen
hinbekommen.
Mit OPVs könnte ich mir das eher vorstellen, vorausgesetzt Du bekommst
hinreichend temperaturstabile Kondensatoren.
Mit einem Stimmgabelquarz könnte das klappen. Damit sollten auch noch
deutlich höhere Güten von weit über 10.000 machbar sein.
Nur wird das wohl auf eine teure Sonderanfertigung hinauslaufen, denn
ich kann mich nicht an serienmäßige Quarze mit einer derart niedrigen
Frequnz erinnern.
LC-Filter kannst du jedenfalls vergessen, denn zu einer so hohen Güte
gehört auch eine entsprechende Frequenzstabilität.
P.S.:
Günter Lenz schrieb:> Q = 1000 wirst du mit> Spulen nicht schaffen, ist ja schon geschrieben worden.
Bei Frequenzen um 100kHz, grossen Ferritschalenkernen, und vieladriger
HF-Litze kann man Güten um 1000 erreichen.
Heinz schrieb:> In einer Simulation habe ich eine symmetrische> T-Schaltung bestehend aus 2 Induktivitäten und einer Kapazität genommen,> die die geforderte Güte von Q = 1000 erreicht hat.
Wie hast Du denn die Induktivitäten simuliert?
- Welchen ohmschen Widerstand hast Du denn angesetzt?
- Ist die Wicklungskapazität ebenfalls berücksichtigt worden?
Es gibt schon wirklich gute OPV die auch noch bezahlbar sind. Ausserdem,
die Rauschspannung wird in U/Wurzel(Hz) angegeben. Da Du ja sehr
schmalbandig arbeiten willst, ist die resultierende Rauschspannung auch
sehr klein.
mfg klaus
Christian S. schrieb:> Könnte man Dein Filter wirklich nicht mit OPVs wie NE5532 oder OP27> aufbauen?
Eine Güte von 1000 ist auch mit Operationsverstärkern völlig
illusorisch.
Überlegt mal wie groß die Spannungsüberhöhung ist, und wie groß das Gain
Bandbreitenprodukt sein müsste um das zu erreichen.
Ralph Berres
Klaus R. schrieb:> Wie sieht es denn mit FIR-Filter aus?> mfg klaus
Er wollte es ja mit passiven Bauteilen machen.
Bei einen FIR Filter werden ja sogar AD und DA Wandler benötigt. Plus
DSP.
Das wäre aber ein gangbarer Weg.
Ralph Berres
Hp M. schrieb:> Bei Frequenzen um 100kHz, grossen Ferritschalenkernen, und vieladriger> HF-Litze kann man Güten um 1000 erreichen.
Du bist aber sehr optimistisch.
Ralph Berres
Der hätte eine Bandbreite von nur 1 Hz, der würde sekundenlang
nachschwingen, so einen Schwingkreis, gebaut mit realen
verlustbehafteten L und C, hab ich noch nie gesehen.
Das Problem ist übrigens immer die Spule, deren ESR wird Größenordnungen
über dem des Kondensators liegen, das ist Dein limitierendes Bauteil,
egal wie, womit und worauf Du sie wickelst (wenns nicht grad zufällig
ein supraleitender Draht ist).
Grundsätzlich fehlt ein Feedback!
- Welchem Zweck soll das Filter dienen?
- Ist die Einschwingzeit ein Problem?
- Ginge es auch mit zwei Schwingkreisen
und dafür mit einer geringeren Güte?
- Wären ganz andere Techniken nicht besser geeignet?
Für das angehängte Filter könnten die Primärwicklungen von zwei
identischen Netztrafos verwendet werden. Dabei Trafos mit möglichst
geringem Drahtwiderstand auswählen. Bei meiner Schaltung wurde ein
Drahtwiderstand von 100 Ohm angenommen. Wie sich die Eisenverluste
auswirken, muss ausprobiert werden.
Selbst hier, bei einer Güte von max. 100, verträgt der Ausgang nur eine
Belastung deutlich größer als 100 kOhm. Bei einer Güte von 1000 würde
sich das Problem noch verschärfen.
Ralph B. schrieb:> Hp M. schrieb:>> Bei Frequenzen um 100kHz, grossen Ferritschalenkernen, und vieladriger>> HF-Litze kann man Güten um 1000 erreichen.>> Du bist aber sehr optimistisch.>
Ist schon halbwegs machbar:
http://prc68.com/I/Loop.shtml
Allerdings die Temperaturabhängigkeit... und Abgleich ist auch
notwendig.
Naja zwischen einer Güte von maximal 160 und einer Güte von 1000 wie es
hier gefordert ist, gibt es aber schon noch ein Unterschied. Zumal das
ganze bei 1KHz Mittenfrequenz stattfinden soll.
Aber eine Güte von 160 ist auch schon ganz brauchbar.
Mir stellt sich aber ernsthaft die Frage wozu benötigt man sowas?
Ralph
Abdul K. schrieb:> Wie kommst du auf die 160 ?
siehe
http://prc68.com/I/Loop.shtml
ziemlich weit unten.
Dist
inch
L
mh
Q
-0.147 25.58 150
0 25.62 160
0.25 25.37 160
0.5 24.74 150
0.75 23.74 160
1 22.58 150
1.25 21.29 150
usw.
Nein, lese lieber den Anfang der Seite! Da ist die Lagenwicklung mit Q
über 1000 und da Q sich wie parallel geschaltete Rs verhält, muß QL weit
größer sein.
Nachgebaut habe ich das allerdings nicht und der Zweck tja vielleicht
schreibt er ja nochmal.
Abdul K. schrieb:> Nein, lese lieber den Anfang der Seite! Da ist die Lagenwicklung mit Q> über 1000 und da Q sich wie parallel geschaltete Rs verhält, muß QL weit> größer sein.
meinst du das?
Coil Reasonated with 1.35 nF
Marker shows 94.308 dB at 62.485345 kHz.
Ohms = 10 ^ (dB/20) = 51, 927 Ohms.
The shunt capacitance is given by:
C = 1 / [ L * (2 PI F)^2] = 1.34 nF
The HP 4332 LCR meter measured the caps at 1.35 nF.
The loading capacitance value was chosen so that when the coil, caps
and a small variable cap and the input capacitance of an amplifier are
connected the resonance point can be brought right on 60.0 kHz.
The Q = XL / R = 51,927 / 32.96 = 1,575
A similar plot of just the coil shows that it's self resonance
frequency is very close to 500 kHz. That's good in that you don't want
to run a high Q coil near it's self resonant frequency and here we are
well away from it.
da komme ich aber auf einen Q von 1.575
Helfe mir mal auf die Sprünge.
Ralph
Ralph B. schrieb:> Hp M. schrieb:>> Bei Frequenzen um 100kHz, grossen Ferritschalenkernen, und vieladriger>> HF-Litze kann man Güten um 1000 erreichen.>> Du bist aber sehr optimistisch.
Warum glaubst du mir nicht?
Die HF-Litze 100x0,04 ist natürlich auch ganz was Feines, das sich nur
Profis leisten können...
Problem: Was für Litze ist es? Bei der einfachen sind es nur parallel
liegende isolierte Drähte/Adern, bei der richtigen und deutlich besseren
sind diese verwoben nach einem speziellen Schema. Und allermeistens
steht nicht dabei, welche gemeint ist.
Ralph, US-Schreibweise für Dezimalkomma. Ich habe nicht alles
nachgerechnet, aber er meint wirklich 1500. Viel mehr verträgt die
Modulation auch nicht.
Irgendwo sah ich auch die Lagenwickeltechnik zur Minimierung der
Wickelkapazität. Vielleicht wars auch in einer PM.
Und so eine High-Q Antenne will dann entsprechend viel mechanischen
Umgebungsabstand, sonst wirds nichts mit dem Q.
Abdul K. schrieb:> Was für Litze ist es? Bei der einfachen sind es nur parallel> liegende isolierte Drähte/Adern, bei der richtigen und deutlich besseren> sind diese verwoben nach einem speziellen Schema. Und allermeistens> steht nicht dabei, welche gemeint ist
Den Valvo-Leuten traue ich genügend Sachverstand zu, dass sie es
hingeschrieben hätten, wenn sie eine speziell verseilte Litze verwendet
hätten.
Wer es braucht: http://www.pack-feindraehte.de/de/index.html
Dem Vernehmen nach liefert Pack auch Kleinmengen, aber billig sind
HF-Litzen auch in größeren Mengen nicht. Da kann das Kilogramm Kupfer
locker einige Hundert Euro kosten.
Hp M. schrieb:> _Valvo-1972.png>> 37,7 KB, 23 Downloads
Das Valvo Papier überzeugt mich noch am ehesten.
Wenngleich ich solche Güzen mit Schalenkerne nie erreicht habe. Bei mir
waren es immer bestenfalls so um 150. Trotz HF Litze und
Styroflexkondensatoren.
Ralph Berres
Hm. Diese Firma hat nun kein 100x0,04 wie bei Valvo verwendet. Weiß
nicht was ich draus folgern soll. Vorkriegsnorm? Die Widersprüche muß
man dann selber klären, soweit bin ich darin nie vorgestoßen.
Abdul K. schrieb:> Hm. Diese Firma hat nun kein 100x0,04 wie bei Valvo verwendet. Weiß> nicht was ich draus folgern soll. Vorkriegsnorm? Die Widersprüche muß> man dann selber klären, soweit bin ich darin nie vorgestoßen.http://www.roehrentechnik.de/html/hf-litzen.html
