Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik richtige Auswahl eines OPV für TF


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von Bodo M. (rackpack)


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Hallo zusammen,

ich bin neu hier im Forum und benötige etwas Hilfe beim dimensionieren 
meines Tiefpassfilter. Mein Ziel ist es einen Butterworth-Filter dritter 
Ordnung mit einer Cut-Off Frequenz von ~20Hz zu dimensionieren. Ich 
möchte damit die Messsignale eines Hall-Sensors vom Rauschen befreien 
und zusätzlich dazu sollen beim überschreiten dieser Frequenz (20Hz) der 
Tiefpass das Signal filtern. Ich habe mal meine ersten Versuche in 
LT-Spice hochgeladen, jedoch bin ich bei der Auswahl eines geeigneten 
OPV überfragt und wollte euch nach Meinung Rat befragen.

Vielen Dank im Voraus!

von Elliot (Gast)


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Bei 20Hz kannst praktisch jeden OPV nehmen, wähle den also nach der 
vorhandenen Versorgung und den vorliegenden Signalpegeln aus.

3,52µF sind sehr ungeschickt gewählt, nimm einen E-Reihe-Wert und passe 
die Widerstände an.

So wie die Schaltung jetzt ist, muss der Ausgang sehr hochohmig 
abgeschlossen werden (>100kOhm), sonnst ist Essig mit dem Frequenzgang. 
Besser den TP am Ausgang vor den SK-TP setzen.

Frequenzachse logarithmisch skalieren. Die Eingänge des OPV sind 
vertauscht.

von Lutz V. (lvw)


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Elliot schrieb:
> > Besser den TP am Ausgang vor den SK-TP setzen.

Wenn der passive TP 1.Ordnung vor das aktive S&K-Filter gesetzt wird, 
muss ein Pufferverstärker (v=1) dazwischen geschaltet werden.
Da man diesen also braucht, kann der passive RC-Tiefpass aber auch am 
Ausgang des OPV bleiben und die Last (Verbraucher) wird über einen 
solchen Entkopplungs-Verstärker angeschlossen.
Es gibt aber auch Tiefpass-Strukturen 3. Ordnung (auch in 
Filter-Entwurfs-Programmen), bei denen das zusätzliche RC-Glied mit in 
die Dimensionierung einbezogen wurde (dann natürlich ohne zusätzlichen 
Puffer).

von Elliot (Gast)


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Lutz V. schrieb:
> Es gibt aber auch Tiefpass-Strukturen 3. Ordnung (auch in
> Filter-Entwurfs-Programmen), bei denen das zusätzliche RC-Glied mit in
> die Dimensionierung einbezogen wurde (dann natürlich ohne zusätzlichen
> Puffer).

Genau die meinte ich.

von MaWin (Gast)


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Bodo M. schrieb:
> Auswahl eines geeigneten OPV

Tiefpass ist gut, den kann man passiv auslegen als LC Filter, dann muss 
der OpAmp nur noch das Signal wieder anheben.

ABER: deine Schaltung des aktiven Filters erfordert, dass der OpAmp 
schnell reagiert, eben die hohen Frequenzen ausbügelt. Nur am Ausgang 
sitzt ein passives Filter. Also die falsche Schaltung.

Elliot schrieb:
> Bei 20Hz kannst praktisch jeden OPV nehmen,

Ma ja, möglichst keinen der Übernahmeverzerrungen wie ein LM324 hat.

Und man braucht halt die richtige Schaltung.

von Elliot (Gast)


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Elliot schrieb:
> Genau die meinte ich.

Ein Beispiel im Anhang.

von Lutz V. (lvw)


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MaWin schrieb:
> Also die falsche Schaltung.
>
> > Und man braucht halt die richtige Schaltung.

Abgesehen von den - versehentlich - vertauschten Eingängen am OPV ist 
der Aktivteil eine der beliebtesten und verbreitetsten TP-Blöcke 2. 
Ordnung.
Erklär doch bitte mal, was daran falsch sein soll....

von MaWin (Gast)


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Lutz V. schrieb:
> Erklär doch bitte mal, was daran falsch sein soll....

Hab ich doch. Die Schaltung erwartet, dass der OpAmp bei hohen 
Frequenzen zwecks Dämpfung gegensteuert. Das wird er bei sehr hohen 
Frequenzen jenseits der Transitfrequenz  nicht mehr schaffen. Ob der 
Ausgangs-Tiefpass das Signal dann ausreichend dämpfen kann damit die 
Durchlasskurve nicht wieder ansteigt, hab ich nicht simuliert.

von Lutz V. (lvw)


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MaWin schrieb:
> Lutz V. schrieb:
>> Erklär doch bitte mal, was daran falsch sein soll....
>
> Hab ich doch. Die Schaltung erwartet, dass der OpAmp bei hohen
> Frequenzen zwecks Dämpfung gegensteuert. Das wird er bei sehr hohen
> Frequenzen jenseits der Transitfrequenz  nicht mehr schaffen. Ob der
> Ausgangs-Tiefpass das Signal dann ausreichend dämpfen kann damit die
> Durchlasskurve nicht wieder ansteigt, hab ich nicht simuliert.

Hast Du realisiert, dass in der Fragestellung eine Durchlassgrenze von 
20 Hz erwähnt wird? Und Du sprichst von der Transitfrequenz, die 
mindestens bei 1MHz liegt (je nach OPV-Typ)?
Du sprichst von einer "falschen" Schaltung (was - sorry - totaler Unsinn 
ist) - was wäre denn Deiner Meinung nach eine richtige Schaltung? Das 
wäre doch mal interessant zu erfahren!

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