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Forum: HF, Funk und Felder Filter zwischen zwei OPVs - welche Impedanz?


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Autor: Gustl B. (-gb-)
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Hallo, ich habe ein Signal, das geht hochohmig auf einen OPV, der macht 
Impedanzwandlung, dann soll es gefiltert werden und mit einem zweiten 
OPV/FDA in ein differentielles Signal gewandelt werden.

Bis jetzt habe ich das Filter durch ausprobieren in Multisim gebastelt, 
funktioniert auch, aber berechnen wäre besser. Dafür brauche ich aber 
die Ausgangsimpedanz und die Eingangsimpedanz. Mit ist klar, dass der 
erste OPV eine sehr niedrige Impedanz hat und der zweite eine recht 
hohe, mehr weiß ich aber erstmal nicht.

Ich würde jetzt so vorgehen:

Vor das Filter fürde ich einen 50 Ohm in Serie setzen, also zwischen 
Ausgang OPV und dem ersten Filterbauteil. Und hinter das Filter würde 
ich 50 Ohm nach Masse Setzen. Dann würde ich das z. B. hier 
https://rf-tools.com/lc-filter rechnen lassen.

Soweit so gut. Sind da schon Fehler drinnen?

Jetzt wird der zweite OPV/FDA aber auch als Verstärker verwendet. Es 
gibt also noch Widerstände in Serie vor dem OPV/FDA Eingang. Wie 
berechne ich da die Impedanz? Oder wäre es geschickter den Ausgang des 
Filters vor dem FDA nochmal mit einem einfachen OPV impedanz zu wandeln?

Ich habe das mal so gemacht wie ich denke und Bildchen hochgeladen.

In der Schaltung habe ich alle anderen Kondensatorwerte auf 0 gesetzt. 
Wobei mir aufgefallen ist, dass der erste Kondensator links in der 
Feedbackschleife einen deutlichen Einfluss hat. Setze ich den auch auf 
0, so bekomme ich diese Spitze im Bode Plot. Setze ich den auch nur auf 
1 pF ist die Spitze weg. Warum ist das so?

Der Marker in dem einen Bode Plot zeigt übrigens den 3 dB Punkt. Das 
passt sehr gut zu den 2 MHz für die das Filter ausgelegt ist.

Vielen Dank!

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Autor: -gb- (Gast)
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Also ... der erste OPV hat eine sehr geringe Ausgangsimpedanz. Mit den 
50 Ohm in Reihe werden also 50 Ohm addiert, das sind am Ende also knapp 
über 50 Ohm, aber egal, jedenfalls ein einigermaßen definierter Wert.

Der zweite OPV hat eine Eingangsimpedanz sehr viel größer 50 Ohm. Mit 
den 50 Ohm nach Masse ist das also eine Parallelschaltung und es sind 
dann tatsächlich etwas weniger als 50 Ohm, aber das ist auch egal weil 
es nahe genug dran liegt.

Fein, aber wie stelle ich jetzt die Verstärkung am FDA ein? Welche 
Impedanz hat das ganze Filter mit den 50 Ohm an beiden Enden? Das müsste 
ich ja von dem Wert von R_g (hier 1k Ohm) abziehen.

Autor: Christoph db1uq K. (christoph_kessler)
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Der AADE Filter Designer kann auch Filter mit unterschiedlichen 
Impedanzen rechnen
http://www.ke5fx.com/aadeflt.htm

Dem anderen Programm kann man auch andere Impedanzen vorgeben. Wichtig 
ist vermutlich, dass der Ausgang des ersten OP keinen C nach GND sieht, 
also erst mit einem L anfangen.

: Bearbeitet durch User
Autor: Frickel F. (frickelfritze)
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-gb- schrieb:
> Also ... der erste OPV hat eine sehr geringe Ausgangsimpedanz. Mit den
> 50 Ohm in Reihe werden also 50 Ohm addiert, das sind am Ende also knapp
> über 50 Ohm, aber egal, jedenfalls ein einigermaßen definierter Wert.
Ja.

> Der zweite OPV hat eine Eingangsimpedanz sehr viel größer 50 Ohm. Mit
> den 50 Ohm nach Masse ist das also eine Parallelschaltung und es sind
> dann tatsächlich etwas weniger als 50 Ohm, aber das ist auch egal weil
> es nahe genug dran liegt.
Ja.

> Fein, aber wie stelle ich jetzt die Verstärkung am FDA ein? Welche
> Impedanz hat das ganze Filter mit den 50 Ohm an beiden Enden? Das müsste
> ich ja von dem Wert von R_g (hier 1k Ohm) abziehen.

Nein, da brauchst Du nichts abziehen, einfach die Verstärkung mit R13/R5 
& R4/R6 festlegen.

Ich würde auch die Verstärkung auf beide OPVs verteilen und die 50Ohm am 
filter könnte man auch auf 200 oder 300 Ohm auslegen. Das sollte für den 
ersten OPV deutlich entspannter sein.

Behalte aber im Auge das dir 6db durch den Filter bzw. Terminierung 
fehlen unabhängig davon ob mit 50 oder 300 Ohm.

Als OPVs würde ich wohl auch andere wählen wen möglich, solch xxxMhz 
Boliden haben ja immer so ihre Anforderungen und bei "nur" 2Mhz was da 
durch muss...

Autor: Gustl B. (-gb-)
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Frickel F. schrieb:
> Nein, da brauchst Du nichts abziehen, einfach die Verstärkung mit R13/R5
> & R4/R6 festlegen.

OK? Aber vor R13 ist doch R7, in einer Reihenschaltung wird doch 
addiert, warum hier nicht? Sind die beiden Eingänge des FDA denn dann 
nicht ungleich wenn ich jeweils die gleichen Widerstände für R13/R5 und 
R4/R6 verwende?

Frickel F. schrieb:
> Ich würde auch die Verstärkung auf beide OPVs verteilen und die 50Ohm am
> filter könnte man auch auf 200 oder 300 Ohm auslegen. Das sollte für den
> ersten OPV deutlich entspannter sein.

Tja, wie kommt man dan da auf einen "guten" Wert? Kann man ds ausrechnen 
oder ist das Erfahrung? Auch bei R_g und R_f eines OPVs, mal sieht man 
Schaltungen mit Widerständen im 10k Bereich und dann auch wieder welche 
im 1k Bereich.

Ich habe mir gedacht, dass bei den 50 Ohm ein großer Strom fließt. 
Ausserdem kommen Störungen von aussen durch Wechselfelder rein. Da macht 
eine Störung anteilsmäßig weniger aus wenn der Strom groß ist. Aber gut, 
der heizt dann auch die Widerstände und verursacht so Störungen.

Frickel F. schrieb:
> Behalte aber im Auge das dir 6db durch den Filter bzw. Terminierung
> fehlen unabhängig davon ob mit 50 oder 300 Ohm.

Ja, das ist klar, es wird eben halbiert.

Frickel F. schrieb:
> Als OPVs würde ich wohl auch andere wählen wen möglich, solch xxxMhz
> Boliden haben ja immer so ihre Anforderungen und bei "nur" 2Mhz was da
> durch muss...

Das ist noch do ein Ding bei dem ich mir unsicher bin. Wie wählt man 
einen geeigneten OPV? Nur nach GBP gehen macht keinen Sinn, nur nach dem 
Rauschen gehen macht keinen Sinn, aber ich habe da noch keine Strategie. 
Den ADA4897 habe ich schon mehrmals verwendet und bisher keine Probleme 
gehabt. In der echten Schaltung verwende ich bisher keinen AD8138 
sondern einen LTC6363. Mit dem bin ich auch zufrieden, den gibt es aber 
nicht als Bauteil für Multisim.

Und noch eine Frage:
Was ist sinnvoller:
a) Hinter dem ersten OPV filtern und dann mit einem FDA differentiell 
machen oder
b) gleich hinter dem ersten OPV ohne Filter verstärken und differentiell 
machen und dann mit einem differentiellen Filter filtern?

: Bearbeitet durch User
Autor: Frickel F. (frickelfritze)
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Vorweg, ich bin ein schlechter Erklärbär! Das liegt mir nicht.

Gustl B. schrieb:
> Frickel F. schrieb:
>> Nein, da brauchst Du nichts abziehen, einfach die Verstärkung mit R13/R5
>> & R4/R6 festlegen.
>
> OK? Aber vor R13 ist doch R7, in einer Reihenschaltung wird doch
> addiert, warum hier nicht? Sind die beiden Eingänge des FDA denn dann
> nicht ungleich wenn ich jeweils die gleichen Widerstände für R13/R5 und
> R4/R6 verwende?

Du betrachtest nur die Rs, lässt aber die Spulen und Kondensatoren 
komplett raus! Je nach Frequenz ändert sich aber ALLES. Simuliere nur 
mal den Filter alleine und achte dabei mal auf Z-in und Z-Out.

Nimm danach mal gedanklich den Filter Samt Rs, Ls und Cs als ein Bauteil 
an, davon kommt dein Signal, egal was im Filterbereich selber oder davor 
passiert.

Der OPV sieht praktisch nur R13 und R5 woraus sich seine Verstärkung 
ergibt. Um das zu überprüfen, Simuliere mal mit anderen Werten aber 
gleicher Verstärkung für R13,R5,R4,R6.

Ok, wen man mit der Super Lupe drauf schaut stimmt es nicht mehr, aber 
um überhaupt erst mal einen Anhaltspunkt zu haben geht das denke ich 
mal.

> Frickel F. schrieb:
>> Ich würde auch die Verstärkung auf beide OPVs verteilen und die 50Ohm am
>> filter könnte man auch auf 200 oder 300 Ohm auslegen. Das sollte für den
>> ersten OPV deutlich entspannter sein.
>
> Tja, wie kommt man dan da auf einen "guten" Wert? Kann man ds ausrechnen
> oder ist das Erfahrung? Auch bei R_g und R_f eines OPVs, mal sieht man
> Schaltungen mit Widerständen im 10k Bereich und dann auch wieder welche
> im 1k Bereich.

Das sind 2 Sachen die man trennen muss.

Ob 50 oder 300 Ohm (als Beispiel) gibt der OPV vor was er schafft zu 
treiben, dabei sollte man etwas Reserve haben und die wenigsten OPVs 
schaffen 50 Ohm mit großem Pegel.

Die Größe der Widerstände (Rg,Rf) hängt damit zusammen welche Bandbreite 
der OPV hat und vor allem um was für ein OPV es sich handelt. Grob 
gesagt, mehr MHz kleinere Rg,Rf.

> Ich habe mir gedacht, dass bei den 50 Ohm ein großer Strom fließt.
> Ausserdem kommen Störungen von aussen durch Wechselfelder rein. Da macht
> eine Störung anteilsmäßig weniger aus wenn der Strom groß ist.

Darum ist ja 50 Ohm im HF Bereich Standard, der beste Kompromiss von 
allen.

Aber in Deinem Fall haben wir ja keine Ghz, keine Mw, aber ein 
geschlossenes System mit "gemütlicher " HF von 2MHz, da kann man schon 
mal drüber nachdenken ob man wirklich 50 Ohm braucht und dafür alles 
größer auslegen muss als nötig.

Ich würde auch die Störungen fern halten. Der Filter wäre bei solch 
starken Störungen dein kleinstes Problem. (Kann aber auch sein das ich 
das falsch interpretiert habe.)

> Das ist noch do ein Ding bei dem ich mir unsicher bin. Wie wählt man
> einen geeigneten OPV? Nur nach GBP gehen macht keinen Sinn, nur nach dem
> Rauschen gehen macht keinen Sinn, aber ich habe da noch keine Strategie.
> Den ADA4897 habe ich schon mehrmals verwendet und bisher keine Probleme
> gehabt.

Doch, das ergibt alles Sinn. In deinem Fall kann man Rauschen, Offset, 
Eingangsimpedanz schon "fast" vernachlässigen, Du brauchst für beide 
OPVs welche die Last treiben können und genügend Bandbreite haben. Beim 
Messen von Spannungen zum Beispiel wäre es genau das Gegenteil.

Weil ich geschrieben hatte die Verstärkung aufteilen...
Wir nehmen mal an, 2Mhz Sinus, 10 Fach verstärken.

Das wäre für ein OPV alleine eine Bandbreite von grob 20Mhz.
Teilt man das auf beide OPVs, wären nur noch grob 10Mhz nötig für jeden.

Das alles ist aber nicht so pauschal zu beantworten, das ist doch recht 
komplex wo man sich erst mal durchackern muss.

> Und noch eine Frage:
> Was ist sinnvoller:
> a) Hinter dem ersten OPV filtern und dann mit einem FDA differentiell
> machen oder
> b) gleich hinter dem ersten OPV ohne Filter verstärken und differentiell
> machen und dann mit einem differentiellen Filter filtern?


So wie oben im Plan wäre das schon gut.


Was ich mich aber eigentlich frage... Warum 2Mhz so umständlich Filtern? 
Das geht doch auch wunderbar ohne 50 Ohm, Spulen und HF gerappel, das 
ist ja fast Gleichstrom.

Autor: Gustl B. (-gb-)
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Frickel F. schrieb:
> Vorweg, ich bin ein schlechter Erklärbär! Das liegt mir nicht.

Danke, war trotzdem hilfreich.

Naja, mit 300 Ohm Impedanz werden die Induktivitäten groß. 38uH wird in 
SMD dann unhandlich. 0805 oder 1210 wäre OK.

Frickel F. schrieb:
> Ob 50 oder 300 Ohm (als Beispiel) gibt der OPV vor was er schafft zu
> treiben, dabei sollte man etwas Reserve haben und die wenigsten OPVs
> schaffen 50 Ohm mit großem Pegel.

Was sind große Pegel? Sind +-5V schon groß?

Frickel F. schrieb:
> Was ich mich aber eigentlich frage... Warum 2Mhz so umständlich Filtern?
> Das geht doch auch wunderbar ohne 50 Ohm, Spulen und HF gerappel, das
> ist ja fast Gleichstrom.

Das soll nur ein AA Filter vor dem ADC werden. Wie baut man das sonst? 
Bisher habe ich nur RC-Filter. Habe mal Bildchen hochgeladen. Ja, 
funktioniert, aber ich wollte mich jetzt auch mal an einen LC heranwagen 
und das nicht nur durch Ausprobieren optimieren. Auf einer anderen 
Platine habe ich einen deutlich schnelleren ADC (25 MSps) und einen noch 
viel schnelleren DAC (250 MSps), die haben differentielle Filter.

Autor: Frickel F. (frickelfritze)
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Gustl B. schrieb:
> Danke, war trotzdem hilfreich.
Schön.

> Was sind große Pegel? Sind +-5V schon groß?

Für Deine OPV Kombination...

Beim ADA4897 und +-5V Vcc,
Out +4,85V und -4,5V an 100 Ohm.

Output Current schafft er 80mA. Die 50 Ohm Treiben sollten noch gehen, 
dann aber mit deutlich weniger Pegel bei +-5VCC.

Beim AD8138 lese ich was von 7,75Vpp an 500 Ohm bei +-5VCC. (500 Ohm, 
kein Schreibfehler.)

Die +-5V Pegel wirst Du mit nur +-5VCC und 50 Ohm auch kaum mit 
irgendeinen anderen OPV schaffen. Entweder mehr als +-5VCC oder 
kleinerem Pegel. Das wird bei den beiden OPVs aber auch eng, mehr als 
+-5,5VCC ist bei beiden nicht drin und von den +-5,5V würde ich mich 
auch fern halten, das sind schon die "Könnte-Serben-Angaben".

> Das soll nur ein AA Filter vor dem ADC werden. Wie baut man das sonst?
> Bisher habe ich nur RC-Filter. Habe mal Bildchen hochgeladen. Ja,
> funktioniert, aber ich wollte mich jetzt auch mal an einen LC heranwagen
> und das nicht nur durch Ausprobieren optimieren. Auf einer anderen
> Platine habe ich einen deutlich schnelleren ADC (25 MSps) und einen noch
> viel schnelleren DAC (250 MSps), die haben differentielle Filter.

RC filter reicht eigentlich. Vor schnelleren ADC habe ich glaube ich 
auch noch nichts anderes gesehen, das muss aber nichts heißen!

Ich denke mal so pauschal kann man das auch wieder nicht auslegen, kommt 
halt auf den ADC an, mit welchem verfahren der arbeitet und Auflösung pi 
pa po. Steht dazu im Datenblatt nichts drin?

Und ich sag mal so, der 5 Pol-Filter wie im ersten Post, der macht 
reichlich Dämpfung, aber auch Phasenverschiebung und die geht weit vor 
2Mhz los. Kommt halt auch wieder drauf an, spielt es in diesem Fall eine 
rolle.


Ps.: LP-Filter als 5 Pol-OPV wie im ersten Post, der hat bei 4Mhz schon 
30db Dämpfung. Sowas hat man sonnst bei 24Bit Higfidelity ADC davor.

: Bearbeitet durch User
Autor: Gustl B. (-gb-)
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Vielen Dank! Dann lasse ich den RC Filter als AA-Filter. Das braucht 
wenige Bauteile.

Frickel F. schrieb:
> Output Current schafft er 80mA. Die 50 Ohm Treiben sollten noch gehen,
> dann aber mit deutlich weniger Pegel bei +-5VCC.

Kann ich das so abschätzen, dass das für DC ein Widerstand von 100 Ohm 
nach Masse ist. Also über den 50 Ohm in Serie vor dem Filter und den 50 
Ohm hinter dem Filter. Wenn der OPV also die maximale Spannung 5V 
ausgibt, dann sind das 5V/100Ohm=0.05A. Und das kann der, also sollte er 
den vollen Pegel schaffen oder?

Frickel F. schrieb:
> Ich denke mal so pauschal kann man das auch wieder nicht auslegen, kommt
> halt auf den ADC an, mit welchem verfahren der arbeitet und Auflösung pi
> pa po. Steht dazu im Datenblatt nichts drin?

Doch, da wird ein einfaches RC Filter 50 Ohm, 3.3nF mit einer Bandbreite 
von 1 MHz vor dem FDA gezeigt und dahinter dann je 25 Ohm zwischen FDA 
Ausgang und ADC und zwischen den beiden ADC Eingängen noch 220 pF.

Frickel F. schrieb:
> Und ich sag mal so, der 5 Pol-Filter wie im ersten Post, der macht
> reichlich Dämpfung, aber auch Phasenverschiebung und die geht weit vor
> 2Mhz los. Kommt halt auch wieder drauf an, spielt es in diesem Fall eine
> rolle.

Ja, werde ich weglassen.

Autor: Frickel F. (frickelfritze)
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Gustl B. schrieb:
> Vielen Dank! Dann lasse ich den RC Filter als AA-Filter. Das braucht
> wenige Bauteile.
Gerne.

> Kann ich das so abschätzen, dass das für DC ein Widerstand von 100 Ohm
> nach Masse ist. Also über den 50 Ohm in Serie vor dem Filter und den 50
> Ohm hinter dem Filter. Wenn der OPV also die maximale Spannung 5V
> ausgibt, dann sind das 5V/100Ohm=0.05A. Und das kann der, also sollte er
> den vollen Pegel schaffen oder?

Ja/Nein, die 100 Ohm hättest du nur bei DC und im unteren Bereich, mit 
steigender Frequenz ist der andere R am Ausgang irgendwann nicht mehr 
vorhanden, alles an Energie muss in die 50 Ohm, der Filter ist dann so 
zu sagen ein Kurzschluss. Das geht ja auch nicht anderes, den sonnst 
wäre es ja kein filter mehr.

Als Bild deinen 5-Pol, da sieht man ganz gut wie sich der Filter rein 
Ohm mäßig verhält, Also nach den 50 Ohm Richtung Filter.
(Ich habe jetzt die Marker nicht Pixelgenau gesetzt, aber sollte reichen 
denke ich mal.)


> Doch, da wird ein einfaches RC Filter 50 Ohm, 3.3nF mit einer Bandbreite
> von 1 MHz vor dem FDA gezeigt und dahinter dann je 25 Ohm zwischen FDA
> Ausgang und ADC und zwischen den beiden ADC Eingängen noch 220 pF.

Dann übernimm das doch ruhig, die stellen die Dinger her und wissen 
eigentlich was sie verzapfen.

Autor: -gb- (Gast)
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Frickel F. schrieb:
> Ja/Nein, die 100 Ohm hättest du nur bei DC und im unteren Bereich, mit
> steigender Frequenz ist der andere R am Ausgang irgendwann nicht mehr
> vorhanden, alles an Energie muss in die 50 Ohm, der Filter ist dann so
> zu sagen ein Kurzschluss. Das geht ja auch nicht anderes, den sonnst
> wäre es ja kein filter mehr.

Stimmt. Das hatte ich nicht bedacht.
Aber wie darf ich das Bild verstehen? Da wird ja der Widerstand gezeigt, 
zwischen welchen beiden Punkten? Eingang und Ausgang? Und wieso sinkt 
der hinter dem Peak wieder? Die Spulen sollten doch hohe Frequenzen 
stoppen.

Frickel F. schrieb:
> Dann übernimm das doch ruhig, die stellen die Dinger her und wissen
> eigentlich was sie verzapfen.

Ja, ich kann aber im FFT noch sehr gut Frequenzen über f/2 sehen. Klar, 
-3 dB ist da auch nicht viel, aber auch Frequenzen mit f oder 2f sind 
noch sehr deutlich da. Ich weiß nicht ob das stört, vermutlich nicht, 
wollte das aber mal mit einem besseren Filter probieren.

Autor: Dergute W. (derguteweka)
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Moin,

Frickel F. schrieb:
> aber auch Phasenverschiebung und die geht weit vor
> 2Mhz los.

Aus dem Grund und wenn die Signale wie oft eher so exponentialfoermige 
Impulse sind, wuerd' ich da dann auch, wenn's ein LC Filter hoeherer 
Ordnung sein soll, eher ein Bessel (mit noch hoeherer Ordnung, damit die 
Sperrdaempfung wieder passt) als ein Butterworth nehmen. Da verbiegts 
die Impulsform weniger.

Gruss
WK

Autor: Achim S. (Gast)
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Gustl B. schrieb:
> Kann ich das so abschätzen, dass das für DC ein Widerstand von 100 Ohm
> nach Masse ist. Also über den 50 Ohm in Serie vor dem Filter und den 50
> Ohm hinter dem Filter.

Nein: aus Sicht von R13 liegen R7 und R3 parallel und nicht in Serie. 
Für DC hätte dein zuerst betrachtetes Filter als einen Innenwiderstand 
von 25Ohm. Bei höheren Frequenzen ändert sich das, aber der für deine 
Verstärkungsrechnung relevante Widerstandswert kann nie höher wird 
maximal 50Ohm (weil immer R3 mit 50Ohm gegen Masse vorhanden ist).

Frickel F. schrieb:
> Als Bild deinen 5-Pol, da sieht man ganz gut wie sich der Filter rein
> Ohm mäßig verhält, Also nach den 50 Ohm Richtung Filter.

Hast du hier die Eingangsimpedanz des Filters aufgetragen? (bei der R3 
in Serie zu den Spulen liegt) Oder die Ausgangsimpedanz (bei der R3 
parallel zu den Spulen und Kondensatoren liegt).

Für die nächste Stufe relevant ist die Ausgangsimpedanz.

Autor: Achim S. (Gast)
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Achim S. schrieb:
> aber der für deine
> Verstärkungsrechnung relevante Widerstandswert kann nie höher wird
> maximal 50Ohm (weil immer R3 mit 50Ohm gegen Masse vorhanden ist).

Meine Güte, was für einen Satz habe ich da produziert.

Mit einer kleinen Umstellung wird hoffentlich verständliches Deutsch 
daraus:

aber der für deine Verstärkungsrechnung relevante Widerstandswert kann 
nie höher werden als maximal 50Ohm (weil immer R3 mit 50Ohm gegen Masse 
vorhanden ist).

Autor: Frickel F. (frickelfritze)
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-gb- schrieb:

> Aber wie darf ich das Bild verstehen? Da wird ja der Widerstand gezeigt,
> zwischen welchen beiden Punkten? Eingang und Ausgang? Und wieso sinkt
> der hinter dem Peak wieder? Die Spulen sollten doch hohe Frequenzen
> stoppen.
GND zu Eingang (Z-In), ohne die 50 Ohm davor.

Lass dich nicht vom Peak in die irre führen! Das hat mit dem Filter Type 
zu tun.

Ich hätte ja gern die Bilder übereinander alles in einem so zu sagen, 
aber das geht bei dieser "etwas" älteren Software leider nicht. Leider 
kann man auch nicht von Hand skalieren so das man einheitliche Grafen 
bekommt. (Ich will aber auch nichts neues. :D )


> Ja, ich kann aber im FFT noch sehr gut Frequenzen über f/2 sehen. Klar,
> -3 dB ist da auch nicht viel, aber auch Frequenzen mit f oder 2f sind
> noch sehr deutlich da. Ich weiß nicht ob das stört, vermutlich nicht,
> wollte das aber mal mit einem besseren Filter probieren.

FFT... wo wie was? In festem Sand oder FPGA?

Wen Du die Möglichkeit hast, dann würde ich mich nicht gleich festnageln 
was den Filter Type betrifft, so kann man mal alles durch Probieren.

Achim S. schrieb:
> Gustl B. schrieb:
>> Kann ich das so abschätzen, dass das für DC ein Widerstand von 100 Ohm
>> nach Masse ist. Also über den 50 Ohm in Serie vor dem Filter und den 50
>> Ohm hinter dem Filter.
>
> Nein: aus Sicht von R13 liegen R7 und R3 parallel und nicht in Serie.
> Für DC hätte dein zuerst betrachtetes Filter als einen Innenwiderstand
> von 25Ohm. Bei höheren Frequenzen ändert sich das, aber der für deine
> Verstärkungsrechnung relevante Widerstandswert kann nie höher wird
> maximal 50Ohm (weil immer R3 mit 50Ohm gegen Masse vorhanden ist).
Ja, stimmt, ist deutlich besser erklärt als mein Gehampel. Ich sag ja, 
Erklärbär 6, setzen.

> Frickel F. schrieb:
>> Als Bild deinen 5-Pol, da sieht man ganz gut wie sich der Filter rein
>> Ohm mäßig verhält, Also nach den 50 Ohm Richtung Filter.
>
> Hast du hier die Eingangsimpedanz des Filters aufgetragen? (bei der R3
> in Serie zu den Spulen liegt) Oder die Ausgangsimpedanz (bei der R3
> parallel zu den Spulen und Kondensatoren liegt).
>
> Für die nächste Stufe relevant ist die Ausgangsimpedanz.

Auch richtig, es ging aber erst mal darum was der erste OPV an seinen 
Ausgang sieht, also das man nicht einfach 100 Ohm annehmen kann nur weil 
vorne und hinten 50 Ohm dran sind.

Achim S. schrieb:
> Meine Güte, was für einen Satz habe ich da produziert.

Alles gut, ich habe auch hin und wieder solch Ausrutscher. ;)

: Bearbeitet durch User
Autor: Frickel F. (frickelfritze)
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Dergute W. schrieb:
> Aus dem Grund und wenn die Signale wie oft eher so exponentialfoermige
> Impulse sind, wuerd' ich da dann auch, wenn's ein LC Filter hoeherer
> Ordnung sein soll, eher ein Bessel (mit noch hoeherer Ordnung, damit die
> Sperrdaempfung wieder passt) als ein Butterworth nehmen. Da verbiegts
> die Impulsform weniger.

Beim Filter Type kommen wir ja so langsam an.

Autor: Ralph B. (rberres)
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was die erforderliche Filtersteilheit betrifft, hängt das von zwei 
Faktoren ab.

1. Wieviel Bit Auflösung hat der ADC bzw DAC?
2. wie weit ist die Abtastfrequenz des Wandlers von der maximal 
möglichen zu wandelnden Frequenz weg?


Pro Bit Auflösung muss das Filter bei der halben Abtastfrequenz die 
höchste Frequenz des anliegenden Signales um 6db gedämpft haben.

Das heist ein 10 Bit Wandler erfordert, das das Filter die höchste 
Frequenz des Signales bei der halben Abtastfrequenz um mindestens 60db 
gedämpft haben muss. Das sind also wenn die maximal zu verarbeitende 
Frequenz die halbe Abtastfrequenz ist 60db/Oktave. Bei 12 Bit sind es 
72db/ Oktave.

Wenn die maximale zu verarbeitende Frequenz weniger hoch als die halbe 
Abtastfrequenz , so müssen die Filter entsprechend weniger steil sein.

60db/Oktave kann man eigentlich nur mit tschebyscheff Filter fünfter 
Ordnung und höher erreichen. Mit Besselfilter wird das eher nichts.

Ralph Berres

Autor: Rübezahl (Gast)
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5. Ordnung (60dB) aus RC-Gliedern wird schwierig und ist eigentlich nur 
mit LC-Gliedern zu schaffen. Aber 8. Ordnung (48dB) ist mit zwei OPV's 
und nur mit RC-Gliedern machbar.

Autor: Gustl B. (-gb-)
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Dergute W. schrieb:
> wie oft eher so exponentialfoermige
> Impulse sind

:-) Mir geht es aber generell drum was zu lernen. Das ist jetzt aber 
hier einer der sinnvollen Anwendungsfälle wobei ich da das Filter nicht 
brauche.

Achim S. schrieb:
> Gustl B. schrieb:
>> Kann ich das so abschätzen, dass das für DC ein Widerstand von 100 Ohm
>> nach Masse ist. Also über den 50 Ohm in Serie vor dem Filter und den 50
>> Ohm hinter dem Filter.
>
> Nein: aus Sicht von R13 liegen R7 und R3 parallel und nicht in Serie.
> Für DC hätte dein zuerst betrachtetes Filter als einen Innenwiderstand
> von 25Ohm. Bei höheren Frequenzen ändert sich das, aber der für deine
> Verstärkungsrechnung relevante Widerstandswert kann nie höher wird
> maximal 50Ohm (weil immer R3 mit 50Ohm gegen Masse vorhanden ist).

Ich meinte aus Sicht des ersten OPVs um abzuschätzen ob der das  noch 
treiben kann mit seinem maximal möglichenAusgangsstrom.

Ja, für den FDA liegen R7 und R3 parallel. Und eine meiner Fragen war 
wieso das nicht von R13 abgezogen werden muss damit es wieder mit R4 
zusammenpasst.

Frickel F. schrieb:
> FFT... wo wie was? In festem Sand oder FPGA?

Nein, in Software. Ich kann mir vom FPGA 8k zusammenhängende Samples 
geben lassen und davon eine FFT rechnen und Plotten.

Frickel F. schrieb:
> Wen Du die Möglichkeit hast, dann würde ich mich nicht gleich festnageln
> was den Filter Type betrifft, so kann man mal alles durch Probieren.

Sehe ich auch so. Vielleicht mache ich mir da mal so Bastelplatinen für 
differentielle Filter und OPVs dazwischen, schön mit SMA an beiden Enden 
und Anschlüssen für die Versorgung. Dann kann ich das Bestücken wie ich 
will und mal etwas rumspielen.

Frickel F. schrieb:
> GND zu Eingang (Z-In), ohne die 50 Ohm davor.

OK, also ist das in deinem ersten Plot weiter oben der Widerstand, den 
der Ausgang des ersten OPVs sieht? Ohne den Serien 50 Ohm sind das also 
die 50 Ohm hinter dem Filter nach Masse, passt, und für hohe Frequenzen 
wird es kleiner wegen der Kondensatoren, passt auch. Danke!

Ralph B. schrieb:
> Pro Bit Auflösung muss das Filter bei der halben Abtastfrequenz die
> höchste Frequenz des anliegenden Signales um 6db gedämpft haben.

Was bedeutet das? Ich versuche das mal in Worte zu fassen was ich mir 
dazu denke:
Am Eingang des Filters liegt eine Frequenz mit f_sample/halbe an und 
zwar mit voller Amplitude die den ADC voll aussteuern würde. Damit das 
jetzt soweit unterdrückt wird dass nurnoch ein Bin im Histogrmm (der 
Samplewerte) zu sehen ist brauche ich ein solches Filter.

Jetzt habe ich einen 16 Bit ADC der im DC Histogramm (Datenblatt) schon 
8 Bins hat. Dann genügt mir also ein Filter der 13 Bits schafft. Das ist 
dann aber auf f_sample/2 bezogen. Wenn es mir genügt, dass erst 
Frequenzen > f_sample so weit unterdrückt werden reicht mir ein 
einfacheres Filter. Oder anders herum, wenn ich die Grenzfrequenz schon 
deutlich unter f_sample/2 wähle schaffe ich es mit einem einfacheren 
Filter bei f_sample/2 diese Dämpfung zu erreichen.

Autor: Ralph B. (rberres)
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Gustl B. schrieb:
> jetzt soweit unterdrückt wird dass nurnoch ein Bin im Histogrmm (der
> Samplewerte) zu sehen ist brauche ich ein solches Filter.

es sollte idealerweise überhaupt kein Bit mehr gesetzt werden. Sonst 
gibt es Aliasing.

alle Signale die höher Frequenz als die halbe Samplingrate hat erzeugt 
Differenzfrequenzen zwischen Smpling und Signalfrequenz, welche wieder 
in den Signalfrequenzbereich fallen. Um das zu verhindern müssen 
Signalfrequenzen welche die halbe Samplinfrequenz erreichen so weit 
unterdrückt werden, das sie nicht mehr digitalisiert werden.

Ralph Berres

Autor: Gustl B. (-gb-)
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Ralph B. schrieb:
> Gustl B. schrieb:
>> jetzt soweit unterdrückt wird dass nurnoch ein Bin im Histogrmm (der
>> Samplewerte) zu sehen ist brauche ich ein solches Filter.
>
> es sollte idealerweise überhaupt kein Bit mehr gesetzt werden. Sonst
> gibt es Aliasing.

Also ich meinte, dass diese Frequenz so stark gedämpft wird, dass der 
ADC nur noch DC sieht. Und das ist idealerweise genau ein Bin im 
Histogramm. Aber wenn man es wie du sieht, dann kommt dieser eine Bin 
natürlich nicht mehr von der Frequenz.

Ralph B. schrieb:
> alle Signale die höher Frequenz als die halbe Samplingrate hat erzeugt
> Differenzfrequenzen zwischen Smpling und Signalfrequenz, welche wieder
> in den Signalfrequenzbereich fallen.

Das ist mir klar. Genau deshalb will ich ja einen AA Filter. Und mich 
wundert, dass in dem Datenblatt des ADCs und auch in vielen anderen ADC 
Datenblattern nur ein sehr einfaches AA Filter gezeigt wird. Ist das 
normal, dass man da nur ein einfaches RC-Glied verbaut?

: Bearbeitet durch User
Autor: Achim S. (Gast)
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Gustl B. schrieb:
> Ich meinte aus Sicht des ersten OPVs um abzuschätzen ob der das  noch
> treiben kann mit seinem maximal möglichenAusgangsstrom.
>
> Ja, für den FDA liegen R7 und R3 parallel. Und eine meiner Fragen war
> wieso das nicht von R13 abgezogen werden muss damit es wieder mit R4
> zusammenpasst.

ok, dann habe ich deine verschiedenen Fragen (Betrachtung von Eingangs 
und Ausgangsimpedanz) bei meiner Antwort tatsächlich zusammengemixt (nur 
die Rolle der Ausgangsimpedanz für die Verstärkungseinstellung 
betrachtet).

Nochmal zur Anfangsfrage:

-gb- schrieb:
> Welche
> Impedanz hat das ganze Filter mit den 50 Ohm an beiden Enden?

hier eine kleine Anregung, wie du die benötigten Infos auch mit einem 
"Standardtool" einfach bestimmen kannst (LTSpice).

Gustl B. schrieb:
> Am Eingang des Filters liegt eine Frequenz mit f_sample/halbe an und
> zwar mit voller Amplitude die den ADC voll aussteuern würde. Damit das
> jetzt soweit unterdrückt wird dass nurnoch ein Bin im Histogrmm (der
> Samplewerte) zu sehen ist brauche ich ein solches Filter.

Das wäre eine Extremsituation mit einer extremen Anforderung ans 
AA-Filter. Es müsste bei der Nyquist-Frequenz schon eine Dämpfung von 
16*6dB haben. In typischen Situation wird das Eingangssignal nicht den 
ADC bei f_abt/2 voll aussteuern.

Daher sind die tatsächlichen Anforderungen meist entspannter: welche 
Amplituden treten bei Frequenzen >= f_abt/2 tatsächlich auf und wie weit 
müssen diese gedämpft werden müssen, damit sie in der Auflösung des ADC 
untergehen.

Autor: Gustl B. (-gb-)
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Achim S. schrieb:
> hier eine kleine Anregung, wie du die benötigten Infos auch mit einem
> "Standardtool" einfach bestimmen kannst (LTSpice).

Schick! Ich habe das jetzt mal mit Multisim versucht und siehe da, das 
kann das auch und zwar recht bequem.

Achim S. schrieb:
> Das wäre eine Extremsituation mit einer extremen Anforderung ans
> AA-Filter.

Klar, das wäre wenn am Eingang meine gewünschte Frequenze < f_sample/2 
aber auch eine störende Frequenz genau bei f_sample/2 gleichzeitig 
anlägen. Das ist natürlich hier nicht so, das Rauschen ist schon weit 
unten und einzelne Störer von Netzteilen oder Lampen sind auch weit von 
den 0 dB entfernt.

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