Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Sind zwei "Single-ended-Filter" ein differentielles Filter?


von Gustl B. (-gb-)


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Hier http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ths3215.pdf Seite 53. ist ein 
Filter gezeigt. Im Text drüber steht es sei differentiell. Ist das so?

Hier 
https://www.analog.com/en/technical-articles/understanding-and-designing-differential-filters-for-communications-systems.html 
sehen differentielle Filter anders aus. Und zwar gehen die Kondensatoren 
nicht nach Masse sondern zur anderen Signalleitung. Die Induktivitäten 
sind dann auch nur noch halb so groß.

Oder anders gefragt:
Wodurch wird ein Filter zu einem differentiellen Filter? Und dann noch 
die Frage: Welcher der beiden Filtertypen ist für an Anti-Alias Filter 
sinnvoller?

: Bearbeitet durch User
von Klaus R. (klara)


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Hallo Gustl,

Gustl B. schrieb:
> Hier http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ths3215.pdf Seite 53. ist ein
> Filter gezeigt. Im Text drüber steht es sei differentiell. Ist das so?

Ja.

Gustl B. schrieb:
> Hier
> 
https://www.analog.com/en/technical-articles/understanding-and-designing-differential-filters-for-communications-systems.html
> sehen differentielle Filter anders aus. Und zwar gehen die Kondensatoren
> nicht nach Masse sondern zur anderen Signalleitung. Die Induktivitäten
> sind dann auch nur noch halb so groß.

Ja, hier wird ein Single-ended filter zu einem differentiellen Filter 
konvertiert. Bei CAT-Kabel haben wir differenzielle Leitungspaare die 
differenziell 100 Ohm Wellenwiderstand haben und jede Ader für sich 
gegen Masse 50 Ohm. Speziell bei differenziellen Leitungspaaren auf 
Platine gehört zu Übertragung noch ein zweites Layer, nämlich das 
Masselayer. Die beiden Adern und das Masselayer wird zwingend benötigt. 
Hier geht es aber um Übertragungstechnik, nicht um Filter in Deinem 
Sinn.

Bei der Konvertierung siehst Du aber, der Wert RS des Single-ended 
filter wird im differentiellen Filter für jeden Pfad halbiert. Ebenso 
die Induktivität.

Gustl B. schrieb:
> Oder anders gefragt:
> Wodurch wird ein Filter zu einem differentiellen Filter?

Siehe das Kovertierungsbeispiel.

> Und dann noch
> die Frage: Welcher der beiden Filtertypen ist für an Anti-Alias Filter
> sinnvoller?

Es kommt auf die Quelle an. Wenn sie nicht gegen Masse arbeitet, dann 
müßte man für ein Single-ended filter das symmetrische Signal in ein 
Single-ended wandeln und dann filtern. Die Qualität der Filter sind 
eigentlich gleich. Viel hängt da aber auch vom Layout ab.

Bei größeren Störfeldern ist ein symmetrischer Aufbau auch sinnvoll, 
jedoch müßte das Filter dann auch einheitlich gestört werden um diese 
Störungen dann aufheben zu können.

mfg Klaus

von nachtmix (Gast)


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Gustl B. schrieb:
> Hier
> 
https://www.analog.com/en/technical-articles/understanding-and-designing-differential-filters-for-communications-systems.html
> sehen differentielle Filter anders aus. Und zwar gehen die Kondensatoren
> nicht nach Masse sondern zur anderen Signalleitung.

Ein derartiger Aufbau hat allerdings keinerlei Wirkung auf 
Gleichtaktstörungen, während diese bei der ersten Schaltung ebenfalls 
gefiltert werden.

von Gustl B. (-gb-)


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Ah OK, super vielen Dank! Dann werde ich meine Filter wie im ersten Fall 
auslegen.

von Klaus R. (klara)


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nachtmix schrieb:
>> sehen differentielle Filter anders aus. Und zwar gehen die Kondensatoren
>> nicht nach Masse sondern zur anderen Signalleitung.
>
> Ein derartiger Aufbau hat allerdings keinerlei Wirkung auf
> Gleichtaktstörungen,

Gerade Gleichtaktstörungen, wenn sie auf beide Pfade einer symmetrischen 
Übertragung !gleich! einwirken, heben sich dann in der Summe auf.

Bei einer asymmetrischen Übertragung gibt es keine Gleichtaktstörungen, 
sondern nur die Störung.

Ob ein Filter jedoch so kompakt aufgebaut werden kann, daß beide Pfade 
gleichmäßig gestört werden, hängt von der Ausdehnung des Störfeldes ab 
und somit homogen einwirken kann.

Aber die Frage nach dem Filtertyp ist zweitrangig. Wenn Du ein 
symmetrisches Signal asymmetrisch vom AD-Wandler verarbeiten mußt, dann 
muß das symmetrische Signal in ein asymmetrisches Signal konvertiert 
werden. Gleichtaktprobleme treten da eher seitens der Signalquelle auf. 
Die werden durch die erste Stufe, die ja symmetrisch ist, unterdrückt. 
Ein asymmetrisches Filter ist leichter zu handhaben.

In den Analog Beispielen zeigt man auch Übertragungstechnik die komplett 
symmetrisch auf gebaut ist. Dort wäre dann der Umweg über ein 
asymmetrisches Filter völlig daneben.

Andersherum. Mir ist bewusst noch kein Filterberechnungstool für 
symmetrische Filter über den Weg gelaufen. Deshalb wird man wohl ein 
asymmetrisches Filter konstruieren und dann in ein symmetrisches Filter 
konvertieren.

mfg klaus

von Hp M. (nachtmix)


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Klaus R. schrieb:
>> Ein derartiger Aufbau hat allerdings keinerlei Wirkung auf
>> Gleichtaktstörungen,
>
> Gerade Gleichtaktstörungen, wenn sie auf beide Pfade einer symmetrischen
> Übertragung !gleich! einwirken, heben sich dann in der Summe auf.

Soweit die graue Diarrhoe.
Tatsächlich kann aber der Empfängereingang durch die nicht 
abgeschwächten Gleichtaktstörungen längst übersteuert sein, und was dann 
passiert, lässt sich nur schwer vorausssagen.

von Gustl B. (-gb-)


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Aha. Wenn ich also ein differentielles Signal habe zwischen zwei Punkten 
kann man dann nicht klar sagen welche Art Filter besser ist?

von Joe F. (easylife)


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My 50 cents:

In Bezug auf Bauteiltoleranzen hat man einen Vorteil, nicht 2 Bauteile 
nach GND zu setzten, die eigentlich gleich sein sollten aber in der 
Realität einen kleinen Unterschied aufweisen.
Dadurch ergibt sich eine leichte Asymmetrie im Filterverhalten zwischen 
P und N, dementsprechend wirkt sich das auch auf die 
Gleichtaktunterdrückung aus.

Hingegen wenn nur ein Bauteil beide Signalleitungen verbindet, hat die 
Bauteiltoleranz den gleichen Einfluss auf beide Signale, also ergibt 
sich dadurch eine bessere Symmetrie.

: Bearbeitet durch User
von Gustl B. (-gb-)


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OK, ja braucht auch weniger Platz. Also würdest du den verbauen und 
nicht den mit den Kondensatoren nach Masse.

Dann gibt es auch noch so andere Arten, also welche mit Kondensator 
zwischen den Leitungen und auch Kondensatoren nach Masse. Gibt es dafür 
einen schönen Designer Rechner oder macht man das durch Probieren im 
Simulator? Oder rechnet man da zwei getrennte Filter und mischt dann den 
Aufbau?

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