Hallo allerseits, nachdem meine beiden Superhetempfänger für DCF77 und MSF funktionierten, ist mir bei den gleichartig aufgebauten Bandpässen aufgefallen, daß der eine mit 625 Hz Resonanzfrequenz eine deutlich größere Resonanzüberhöhung erreicht als der zweite mit 2,4 kHz Resonanzfrequenz. Um das genauer zu untersuchen habe ich nochmals so einen Bandpaß aufgebaut, diesmal aber mit geschalteten Widerständen, ein 4066 durch NE555 angesteuert bei 20...25 kHz macht die PWM. Dahinter ein TP. C ist 10 nF Folie und R zwischen 2,2 k und 47 k. Der Effekt ist der gleiche in etwa. Die Resonanzfrequenz läßt sich per PWM durchstimmen. Bei knapp 2 kHz ergibt sich noch sehr leicht eine ausgeprägte Resonanzüberhöhung, bei z.B 4 kHz und darüber nur noch gering ausgeprägt. Das Poti für die Güte ist möglichst weit aufgedreht, jedoch immer unterhalb der Schwelle zur Selbsterregung. Diese ist nur mit sehr großen Kondensatoren erreichbar. Ergibt sich dieses Verhalten aus den Verlusten der Kondensatoren? Spielt die zurück gehende Verstärkung der OPVs eine Rolle? Vielleicht hat jemand eine Idee dazu. mit freundlichem Gruß
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> Spielt die zurück gehende Verstärkung der OPVs eine Rolle?
Sehr wahrscheinlich. Dein OP wird nicht mehr schnell genug sein
um entsprechend gegen zu regeln. Du brauchst >100x Filtergrenzfrequenz
als GBW.
Olaf
Es ist bei diesen Filtern ganz normal, dass man nicht die Frequenz verändern (durchstimmen) kann, ohne dabei die Güte und/oder die Mittenverstärkung zu beeinflussen - und umgekehrt. Ich müsste mir den Filterteil noch mal genau ansehen, um genaueres sagen zu können (im Moment Zeitproblem) - sehr hilfreich wäre es, den Filterblock als separate Skizze (mit den durchstimmbaren Komponenten) zu sehen.
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Danke für die Antworten. Das verwendete Filter habe ich nochmals separat gezeichnet. Es besteht aus zwei Integratoren und einem Summierer. https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl084.pdf Im Dabla habe ich "Figure 6-8. Open-Loop Gain and Phase vs Frequency" mal betrachtet. Bei 1 kHz sind es noch 75 dB Verstärkung, bei 4 kHz nur noch 60 dB also 1000-fach etwa. Das GBW beim TL084 beträgt etwa 3 MHz. Beim LM324, das im 625 Hz - Bandpass eingebaut ist, nur 1,3 MHz. https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/182089/STMICROELECTRONICS/LM324.html Möglicherweise kommen diese beiden Typen bereits an ihre Grenzen, wenn bei mehreren kHz höhere Güte verlangt wird. hier noch ein paar Formeln: https://en.wikipedia.org/wiki/State_variable_filter https://www.daycounter.com/Filters/StateVariableFilters/State-Variable-Filter-Design-Equations.phtml "The state variable filter gives us more than enough free parameter, so it is easy to design and tune the Q and the cut off frequency independent of each other." mfg
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OK - das Bild ist gut lesbar. Es handelt sich hier um das KHN-Universalfilter, welches gleichzeitig einen Hoch-, Band- und Tiefpassausgang hat. Es stimmt, dass mit einem Doppel-Poti durch gemeinsame Änderung der Integrations-Zeitkonstanten die Polfrequenz (Mittenfrequenz des BP) durchgestimmt werden kann, ohne die Güte bzw. die Mittenverstärkung zu beeinflussen - solange der OPV "mit macht" (ausreichende Verstärkung und slew-rate). Mir ist aus den bisherigen Angaben nur noch nicht so klar geworden, wo die verlangte obere Frequenzgrenze liegt. Mit dem TL084 sollten einige -zig kHz aber kein Problem sein (auch von der slew-rate her)
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Das Glueck ist, dass es mittlerweile OpAmps mit GHz GBW gibt. Das Pech ist, dass obgleich die sich dann Ultra low noise nennen duerfen, trotzdem recht rauschen. 1GHz mal 1nV/rtHz ist eben doch etwas ungleich Null.
Ich sehe gerade, dass der C zum Einkoppeln des Eingangssignal nur 100nF hat. Warum nicht größer? Was ist Deine kleinste Frequenz? Weitere Frage: In Deinem ersten Beitrag sprachst Du beim Bandpass von "Resonanz-Überhöhung" - was meinst Du damit? So etwas gibt es eigentlich nur bei Tief- und Hochpass (Güte>0,7071).
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> Das Glueck ist, dass es mittlerweile OpAmps mit GHz GBW gibt. Klar, aber zum Glueck gibt es zwischen denen und einem TL084 noch ein paar Zwischenstufen. :-) Ich meine z.B das gerade TI auch verbesserte Versionen der TL084 rausgebracht hat, allerdings faellt mir gerade der Namen nicht ein. ICh wuerde allerdings empfehlen das ganze mal in LT-Spice reinzuknueppeln und dort zu simulieren. Dann kann man ja die OPs in Minutentakt austauschen und schauen was es bringt oder auch nicht. Olaf
Pandur S. schrieb: > Das Glueck ist, dass es mittlerweile OpAmps mit GHz GBW gibt. Nur machen die das Platinenlayout erheblich komplizierter. Ein unnötig schneller OPV wird sehr schnell zum Oszillator. Alte Bastlerweisheit: Verstärker schwingen immer, Oszillatoren schwingen nie.
"Lutz V. schrieb: > "Resonanz-Überhöhung"" https://www.electronics-tutorials.ws/filter/sallen-key-filter.html ein allgemeiner Überblick https://demonstrations.wolfram.com/SallenKeyBandPassFilter/ https://demonstrations.wolfram.com/SallenKeyLowPassUnityGainFilterResponse/ zum schnellen Berechnen https://www.vcalc.com/wiki/MichaelBartmess/Sallen-Key+Unity+Gain+Low+Pass+Filter+-+Transfer+Function http://sim.okawa-denshi.jp/en/Fkeisan.htm für ein tiefergehendes Verständnis https://service.projektlabor.tu-berlin.de/wordpress/ws20-mo-synth-471/filter/?doing_wp_cron=1643107290.3531289100646972656250 ab S.33 https://www2.spsc.tugraz.at/www-archive/downloads/BA_Dutz_Analogfilter_f%c3%bcr_Audio.pdf und für die Zeichnungen und oder genaue Simulation LTspice ein Beispiel Beitrag "Re: Sallen-Key-Filter funktioniert nur theoretisch" viel Erfolg :-)
Carlo schrieb: > "Lutz V. schrieb: >> "Resonanz-Überhöhung"" > https://www.electronics-tutorials.ws/filter/sallen-key-filter.html Eben - wie ich schrieb: Von "Resonanzüberhöhung" spricht man beim Tiefpass.
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Nur mit Simulation komme ich auf das Ergebnis. siehe Bild. Ein OP mit 1MHz GBW und Slewrate sollte reichen. Mit dem OP LM324 oder TL084 sollte es also funktionieren. Ich bekomme in der Simulation eine deutliche Verschlechterung der Güte nur wenn ich einen der Kondensatoren deutlich kleiner mache.
Lutz V. schrieb: > Ich sehe gerade, dass der C zum Einkoppeln des Eingangssignal nur > 100nF > hat. Warum nicht größer? Was ist Deine kleinste Frequenz? Gut, den 100 nF habe ich nur als Hausnummer eingezeichnet und als Info, damit jeder sieht, daß keine Gleichspannung drauf gegeben wird. Bei den beiden Superhet-Empfängern sind es 625 Hz oder 2,4 kHz, da genügen diese 100 nF. Ich habe sogar festgestellt, daß zu starke Kopplung die Resonanz stört, deshalb der 33 kOhm in Reihe. Beim Experiment (zweites Bild) mit der per Doppelpoti verstellbaren Resonanzfrequenz gebe ich die Anregung über einen Sinusgenerator mit veränderlicher Frequenz drauf und versuche auf maximale Ausgangsamplitude einzustellen. Die Schaltung wird mit +-12 V symetrisch versorgt und bekommt vom Sinusgenerator über 100 kOhm in Reihe nur ein kleines Eingangssignal, eben am unteren Einstellbereich des Potis am Generator. Bei niedrigen Frequenzen 1..200 Hz kann der Ausgang sogar bis in die Begrenzung gehen auf der Resonanzfrequenz, bei z.B. C = 2,2 µF dazu gelötet kann man Q bis zur Selbsterregung aufdrehen. Das Spiel geht so weit, daß nach Anregung die Schwingung 10 Sekunden lang brauchen kann, um abzuklingen, wenn man das Eingangssignal abschaltet. Größer als 100 nF war eigentlich nie nötig. > Weitere Frage: In Deinem ersten Beitrag sprachst Du beim Bandpass von > "Resonanz-Überhöhung" - was meinst Du damit? So etwas gibt es eigentlich > nur bei Tief- und Hochpass (Güte>0,7071). Richtig, bei den aktiven Tief- und Hochpässen gibt es an der Grenzfrequenz so eine Überhöhung, die je nach eingestellter Güte mehr oder weniger ausgeprägt sein kann. Hier meine Bandpass-Schaltung soll eigentlich einen Schwingkreis ersetzen, den ich für den NF-Bereich so schlecht herstellen kann, daß ich auf ein aktives Filter umgestiegen bin als Alternative. Eigentlich will ich nur die Resonanzfrequenz heraus filtern und alle anderen Frequenzen möglichst unterdrücken, da diese beiden Superhetempfänger nur eine einzige Frequenz mit amplitudenmoduliertem 1 Hz-Signal empfangen sollen. Also was kann der anregende Sinusgenerator so minimal einstellen, 100 mVss ? Bei Resonanz kommt dann am Ausgang z.B. 5 Vss heraus, das meine ich mit Resonanzüberhöhung. Verstimmt man den Generator, sieht man auf dem Oszilloskop nur noch eine gerade Linie; mit selektivem Messempfänger, der bis -120 dB mißt, agiere ich hier nicht. Den habe ich nicht da stehen. Zu beobachten ist eine immer geringer werdende Ausgangsamplitude, je weiter die Resonanzfrequenz zu höheren Frequenzen hin verschoben wird. Vor 22 Jahren habe ich ein TP-Filter für 750 kHz Grenzfrequenz mit LM318 aufgebaut, das zufriedenstellend funktioniert hat. Von dem OPV-Typ habe ich aber zu wenig Exemplare noch da, um damit experimentieren zu wollen... Danke auch an Carlo für die Links, bin noch nicht dazu gekommen, alles zu lesen. Danke auch an Josef für die Info aus der Simulation. Dann bleibt noch der Gedanke an die Verluste in den Kondensatoren, die zu höhreren Frequenzen hin steigen. mfG
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Josef C. schrieb: > Ein OP mit 1MHz GBW und Slewrate sollte reichen. > Mit dem OP LM324 oder TL084 sollte es also funktionieren. Hallo, ich war noch mal dran an der Geschichte. Das Problem sitzt wie so oft vor der Tastatur oder vor dem Experimentiertisch. Ich habe nicht mehr die Grenzfrequenz des Tiefpasses beachtet, der dem Filter nachgeschaltet ist, weil der 4066 die Widerstandswerte mit 15..20 kHz schaltet. Irgendwann verliert man den Überblick. Der mehrstufige TP hatte im ersten Anlauf eine zu niedrige Grenzfrequenz. Diese habe ich nach oben korrigiert. Somit bestätigt sich, was Josef simuliert hat, die Güte bleibt in etwa gleich, sogar bis 4 kHz und darüber auch noch. Einstellbereich des Filters 450 kHz bis 7,3 kHz mit R von 2,2k bis 100k. mfg
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