Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Aktive FW Tiefpass, müssen alle R's gleich sein?


von Martin H. (martinhaag)


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Guten Tag,

ich bestimme gerade die Bauteile einer Aktiven FW Butterworth 24dB 
Tiefpass. Dafür habe ich ein Excel* gefunden das entsprechende 
Bauteilewerte berechnet. Das klappt alles in Theorie UND Praxis.

Nun ist es auf dem Excel aber so, dass alle 4 Widerstandswerte verknüpft 
sind. Das heisst, ändere ich einen ändern sich alle. Daraus resultieren 
unterschiedliche Kapazitäten. Ich hätte aber gerne unterschiedliche 
Widerständswerte um die Kapazitäten so zu wählen das ich mit vorhandenen 
Kondensatoren auskomme.

Frage: Müssen alle R's den gleiche Wert haben, oder kann ich die Werte 
Im Excel manuell überschreiben und damit die C's anpassen?

*Darf ich den Link zur externen Seite mit Download des Excel angeben? 
Dann reiche ich das noch nach?

Grüsse

Martin

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Martin H. schrieb:
> Frage: Müssen alle R's den gleiche Wert haben, oder kann ich die Werte
> Im Excel manuell überschreiben und damit die C's anpassen?

Ich hab' keine Ahnung von Excel, hab's nichtmal aufm Rechner. Aber ich 
weiss, dass bei (Butterworth)filtern keineswegs die R's alle gleich 
gross sein muessen. Man hat da einiges an Spielraum bei der 
Dimensionierung.

Gruss
WK

von Axel R. (axlr)


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Du wirst nicht einfach so die R's in den Excel-Blatt-Zellen 
überschreiben 'dürfen', denke ich mal, weil sonst die dahinterliegenden 
Formel weg sind. Du könntest über die Zielwertsuche bei "Daten" und 
"veränderbarer Zelle" da hin und herrechnen. Kannst Dir aber die Formeln 
auch entsprechend selbst so umstellen, dass es passt.
Hatte nicht der Herr Kowalski ein kleines Büchlein draussen?
Ich weiss es nicht mehr so ganz genau.
2pifrc und bei 10KOhm und 10nF kommen dann 1.59Khz raus. der eine 
Widerstand mal Wurzel2 und der andere mal 1/Wurzel2.
Da gibts für jede Form des Filters und je nach Filtergüte andere 
koeffizienten.

von HildeK (Gast)



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Ich weiß jetzt nicht, was du mit FW Butterworth meinst.
Von TI gab es mal ein Tool (FilterPro) - noch auf meinem Rechner - mit 
dem aktive Filter berechnet werden konnten. Gibt es noch online mit 
Registrierung. Da kannst du dir alles berechnen lassen.
Im Anhang ein 1kHz Butterworth 4. Ordnung, von FilterPro berechnet. Man 
gibt für Cs die E6-Reihe und für Rs die E96-Reihe vor und man sieht, 
dass bei weitem nicht alle Rs den selben Wert haben.

von Martin H. (martinhaag)


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Danke für die infos.
Ich habe die FW (Frequwnzweiche) auf dem Steckbrett aufgebaut. Mit 
verschiedenen R's und das hat soweit geklappt. Etwas oberhalb der 
Trennfrequenz habe ich bereits über 100grad Phasenverschiebung, aber 
wenn ich das wiki richtig interpretiere ist das bei Butterworth normal.

@Axel an der Stelle der R's ist im Excel keine Formel hinterlegt, 
lediglich der Verweis auf die anderen R's. Wenn ich die Werte 
überschreibe werden die C's trotzdem gerechnet.

Ich verlink mal noch auf das Forum mit den entsprechenden Tabellen. 
Vielleicht hilft es jemandem:

http://www.hifi-forum.de/viewthread-42-51.html

Grüsse

Martin

von H. H. (Gast)


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HildeK schrieb:
> Von TI gab es mal ein Tool (FilterPro)

Auch von anderen...

https://www.microchip.com/en-us/development-tool/FilterLabDesignSoftware

von Rentner Ost (Gast)


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Axel R. schrieb:
> Hatte nicht der Herr Kowalski ein kleines Büchlein draussen?

Hans-Jürgen Kowalski, Aktive RC-Filter, electronica Band 193, 
Militärverlag der DDR 1981, Preis: 1,90 Mark.

von Lutz V. (lvw)


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Martin H. schrieb:
> Guten Tag,
>
> ich bestimme gerade die Bauteile einer Aktiven FW Butterworth 24dB
> Tiefpass. Dafür habe ich ein Excel* gefunden das entsprechende
> Bauteilewerte berechnet. Das klappt alles in Theorie UND Praxis.
>

Die 24 dB deuten auf 4. Ordnung (4*6dB/Oktave) hin - richtig?
Die Dimensionierung hängt natürlich von der gewählten Schaltung ab - da 
fehlt die Information völlig.
Für jede Schaltungs-Variante gibt es jeweils ganz unterschiedliche 
Strategien - evtl.. 2 gleiche R oder 2 gleiche C (das gilt jeweils aber 
nur für eine Stufe 2. Ordnung, von denen Du also zwei brauchst).

Die Dimensionierung mit 2 verschiedenen Gütewerten ist aber nicht soooo 
einfach. Vorschlag: Filterbuch oder Filterprogramm.

Wenn Du mir die gewählte Schaltung nennst, kann ich Dir die 
Dimensionierungsgleichungen aufschreiben.

: Bearbeitet durch User
von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Martin H. schrieb:
> Ich hätte aber gerne unterschiedliche
> Widerständswerte um die Kapazitäten so zu wählen das ich mit vorhandenen
> Kondensatoren auskomme.
>
> Frage: Müssen alle R's den gleiche Wert haben, oder kann ich die Werte
> Im Excel manuell überschreiben und damit die C's anpassen?

Hallo,

grundsätzlich gibt es den Ansatz, z.B. alle Widerstände gleich haben zu 
wollen oder alle Kondensatoren. Dabei müssen die Impedanzen noch so groß 
sein, daß es die Verstärkerelemente, hier vermutlich die 
Operationsverstärker, noch handhaben können. Zusätzlich beinflußt die 
angestrebte Güte sowie die gewünschte Filterkurve die Werte.

Es gibt Bücher, die passende Tabellen mit normierten Werten enthalten. 
Aufgrund so einer Tabelle könnte vermutlich diese Excel-Berechnung 
entstanden sein. Sie stellt eine Vereinfachung in der Handhabung dar, 
aber ohne jede Erfahrung weiß man nicht, was sich da abspielt.

Wenn das Ergebnis weniger wichtig ist, kann man natürlich mit den Werten 
herumspielen, wie man will, aber wehe, man fängt an, Filterkurven 
nechzumessen oder hat irgendwelche Vorgaben zu erreichen.


mfg

: Bearbeitet durch User
von Gunnar F. (gufi36)


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Martin H. schrieb:
> ich bestimme gerade die Bauteile einer Aktiven FW Butterworth 24dB
> Tiefpass

lies besser nochmal bei Linkwitzlabs und verwende ein Linkwitz-Riley 
Filter. Das gibt bessere Gruppenlaufzeit- und Überschwingverhalten als 
Butterworth. Ist auch eine Excel Tabelle zum Download vorhanden.

von Onkel Hotte (Gast)


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Gunnar F. schrieb:
> Linkwitz-Riley Filter

...sind auch nur kaskadierte BW.

Was besser passt, hängt von den konkreten Chassis und dem 
Gesamtkonstrukt ab, einfach nach Lehrbuch rechnen geht nicht. Messen!

von Jobst M. (jobstens-de)


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Die 4 Bauteile vor einem OPV beeinflussen sich gegenseitig. Da kannst Du 
nicht einfach einen Widerstand und vielleicht noch einen Kondensator 
dazu verändern ohne die Charakteristik des Filters zu beeinflussen. Die 
kurze Antwort ist also: Nein, das geht nicht.

Du kannst Dich nun natürlich mit den unterschiedlichen Filtertypen 
(Butterworth, Bessel, Chebyshev, Linkwitz-Riley) beschäftigen, aber das 
wird Dich Deinem Ziel nicht näher bringen.

Gunnar F. schrieb:
> verwende ein Linkwitz-Riley
> Filter. Das gibt bessere Gruppenlaufzeit- und Überschwingverhalten als
> Butterworth.

Wenn es darauf ankommt, dann sollte er eine 6dB/Okt Weiche bauen. Die 
ist im Übrigen bei allen Filtertypen identisch :-)

Alternativ aktiv mit Allpass oder gleich digital.


Gruß
Jobst

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