Hallo, ich ahbe eine verständnisferage zu einem Reaktanzfilter (rein passives Filter): ich will einen Bandpass mit dem Durchlassband zwischen 24 und 25MHz realisieren und habe dafür ein FiltersyntheseTool verwendet, das mir folgende Schaltung ausgegeben hat: siehe Schaltung mit R im Anhang. Es ist zu sehen, dass der Generator mit 50 Ohm und der Ausgang mit 50 Ohm abgeschlossen ist, vermutlich zur Impedanzanpassung bei diesen hohen frequenzen. Ich habe versucht die Schaltung einmal mit und einmal ohne dem Generatorwiedertsand von 50Ohm zu simulieren, bekomme für die Filterwirkung quasi das gleiche Ergebnis, siehe Ergebnisse im Anhang (es sind die simulierten Amplitudengänge des Filters). Den R am Ausgang kann ich nicht weglassen, dann ist der Ausgang auf Masse. Ich frage mich nun, was dieser 50Ohm Widerstand des Generators bringt, und warum ich keinen Unterscheid sehe, wenn ich ihn weglasse? Welche Nachteile gibt es und sehe ich diese in der Simulation? Danke!
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Das Programm ist schonmal idiotisch! Ein Parallelschwingkreis aus 9,1 nH und 4,7 nF bei 25 MHz...
Georgie W. schrieb: > ich will einen Bandpass mit dem Durchlassband zwischen 24 und > 25MHz realisieren und habe dafür ein FiltersyntheseTool verwendet Welches Filtersynthesetool gibt denn dermaßen unrealistische Werte für L und C aus?
Die unrealistischen Werte kommen vermutlich daher, weil der Bediener einen unrealistisch steilen Filter (für nur 3. Ordnung) will.
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Das geht schon, wenn man eine andere Topologie wählt. Im Bild wird eine Impedanz von 12,5 Ohm angesetzt, die man sehr schön mit Trafos mit bifilarer Wicklung (ü=4:1) realisieren kann.
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Georgie W. schrieb: > Ich frage mich nun, was dieser 50Ohm Widerstand des Generators bringt, > und warum ich keinen Unterscheid sehe, wenn ich ihn weglasse? Ein Unterschied ist vorhanden, du siehst wenig davon weil du die Spannungsverstärkung, d.h. die Spannung am Ausgang des Filters in Relation zu dessen Eingangsspannung, plottest. Um den Amplitudengang des Filters darzustellen reicht es die Ausgangsspannung des Filters im AC-Sweep zu plotten. Die Einfügedämpfung beträgt verständlicherweise, aufgrund der Eingangsanpassung, 6dB (s. Anhang). Ohne Eingangsanpassung (ohne R2) verändert sich der Amplitudengang bzw. die Einfügedämpfung, die Welligkeit im Durchlassbereich steigt an (s. Anhang). Das gezeigte Filter ist, aufgrund extremer L/C-Verhältnisse, nur theoretischer Natur. Noch einfacher ist es wenn der vektorielle Netzwerkanalyzer benutzt wird, mit dessen Hilfe alle S-Parameter, die Leistungsverstärkung (hier TPG - Transducer Power Gain), die Spannungverstärkung und die Ein- bzw. Ausgangimpedanz dargestellt werden können (s. Anhang).
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Danke Robert M., das nenne ich mal eine kompetente Antwort (danke natürlich auch den anderen Feedbacks, mit dieser Antwort kann ich jedoch am meisten anfangen). Die Einfügedämpfung ist wegen dem R2 vorhanden? Aber das ist doch ein Nachteil oder? Ich will doch im Durchlassbereich keine Dämpfung, sondern im Idealfall 0dB. Bedeutet das, dass es auch hier (wie so oft) ein Kompromiss zwischen "Einfügedämpfung" und "Welligkeit im Durchlassbereich" ist? Sprich, wenn es wichtig ist das Signal im Durchlassbereich ungedämpft durchzubekommen, aber die kleine Welligkeit egal ist, dann lass ich den R2 weg. Wenn es aber wichtiger ist, dass es keine Welligkeit im Durchlassbereich gibt, ich aber mit den 6dB leben kann, dann nehme ich den R2 dazu? Habe ich das korrekt verstanden oder gibt es da noch weiteres zu beachten? Warum eigentlich genau 6dB, hat dies etwas mit dem Widerstandswert 50 Ohm zu tun? Danke!
von Georgie W. schrieb: >Die Einfügedämpfung ist wegen dem R2 vorhanden? Aber das ist doch ein >Nachteil oder? Ich will doch im Durchlassbereich keine Dämpfung, sondern >im Idealfall 0dB. R2 ist kein Bauteil, R2 symbolisiert den Innenwiderstand der Signalquelle. Wenn der 0 Ohm wäre und das Filter angepasst, würde die Schwingkreisspannung unendlich hoch sein. Man geht davon aus das eine Signalquelle immer einen Innenwiderstand hat. Impedanzanpassung oder auch Leistungs- anpassung bedeutet, man entnimmt der Quelle die maximal mögliche Leistung, und daß ist dann der Fall wenn Quellimpedanz und Lastimpedanz gleich groß sind. Der Innenwiderstand der Quelle muß ja nicht 50 Ohm sein, der kann genauso gut auch mehrere kOhm oder kleiner als 50 Ohm sein.
Man kann auch Filter konstruieren bei dem Eingangsimpedanz und Ausgangsimpedanz nicht gleich sind, dann tut das Filter nicht nur filtern sondern gleichzeitig auch noch transformieren.
Hallo, ok - danke für die Hinweise. Mir geht es im Amplitudendiagramm grundsätzlich um die verstärkung / Dämpfung in dB, deshalb sehe ich mir das Verhältnis Vout/Vin an. Wenn ich das mache, sehe ich sogar leichte Überschwinger in den positiven dB bereich, siehe auch Anhang. Bedeutet das, dass diese Frequenzen sogar verstärkt werden? Hat dies etwas mit der Resonanz des Schwingkreises zu tun? Danke!
Georgie W. schrieb: > Die Einfügedämpfung ist wegen dem R2 vorhanden? Aber das ist doch ein > Nachteil oder? Ich will doch im Durchlassbereich keine Dämpfung, sondern > im Idealfall 0dB. Im AC-Sweep: Einfügedämpfung = Grunddämpfung + Filterdämpfung. R2 ist Teil der Quelle und stellt den Innenwiderstand (50 Ohm) dar. Da der Lastwiderstand (50 Ohm) gleich groß ist, steht von der Urspannung der Quelle (V1) nur noch die Hälfte (Grunddämpfung = 6dB) an diesem zur Verfügung. Da die (Einfüge)Dämpfung im AC-Sweep, d.h. die Spannung am Ausgang des Filters bezogen auf Urspannung von V1, auch bei 6dB liegt, lässt sich schlussfolgern, dass das Filter nicht bzw. mit 0dB dämpft. Beim Einsatz des Netzwerkanalyzers wird die Grunddämpfung berücksichtigt und nur die Filterdämpfung (0dB) angezeigt. Georgie W. schrieb: > Bedeutet das, dass es auch hier (wie so oft) ein Kompromiss zwischen > "Einfügedämpfung" und "Welligkeit im Durchlassbereich" ist? Sprich, wenn > es wichtig ist das Signal im Durchlassbereich ungedämpft durchzubekommen, > aber die kleine Welligkeit egal ist, dann lass ich den R2 weg. Grundsätzlich wird ein Filter am Ein- und Ausgang (hier Zin = Zout = 50 Ohm) angepasst betrieben. Weicht der Quell- und/oder Lastwiderstand davon ab, hat das Einfluß auf die Filterdämpfung und die Welligkeit im Durchlassbereich. Ob das akzeptabel ist, hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab. Georgie W. schrieb: > Warum eigentlich genau 6dB, hat dies etwas mit dem Widerstandswert 50 Ohm > zu tun? Spannungsquelle mit einfachem Spannungsteiler (50 Ohm + 50 Ohm). An jedem Widerstand fällt die halbe Urspannung ab. In Dezibel, als Dämpfungsmaß ausgedrückt, wären das 6dB. Georgie W. schrieb: > Mir geht es im Amplitudendiagramm grundsätzlich um die verstärkung / > Dämpfung in dB, deshalb sehe ich mir das Verhältnis Vout/Vin an. Vout und Vin sind frequenzabhängig! Wenn du Vout auf Vin beziehst, wird, insbesondere wenn das Filter beidseitig angepasst ist, nicht der korrekte Amplitudengang dargestellt. Vout sollte auf einer unter allen Umständen stabilen Spannung bezogen sein, das wäre in diesem Fall die Urspannung der Quelle. Georgie W. schrieb: > Wenn ich das mache, sehe ich sogar leichte Überschwinger in den positiven > dB bereich, siehe auch Anhang. Bedeutet das, dass diese Frequenzen sogar > verstärkt werden? Ja, bei manchen Frequenzen ist dann die Spannung am Ausgang des Filters größer als die die am Eingang ansteht.
Hallo Robert M. wow, vielen Dank für diese ausführliche und sehr verständliche, sehr hilfreiche Erklärung aller Punkte! Es ist echt immer wieder eine Freude, wie gut und kompetent man hier Hilfe bekommt, wenn es mal wo hakt. Ich denke, da können sich einige mit Ihren sinnlosen Beiträgen (nicht in diesem Thema) etwas abkaufen! VIELEN DANK!
Hallo! Eine Frage ist dann doch noch aufgetaucht: dass das oben angeführte Filter wegen der Extremwerte L bzw C nur theoretischer Natur ist, lassen wir mal so stehen... Die Quellenimpedanz von 50 Ohm ist Teil der Spannungsquelle, das ist auch klar (ist also kein eigenes Bauteil) - die 50 Ohm der Spannungsquelle ermöglichen es gewissermaßen, das ganze System s auber anzupassen... Aber was ist mit der Abschlussimpedanz von 50 Ohm? Was wird hier in der Praxis eingesetzt, ist das einfach ein 50 Ohm Widerstand? Oder wird hier irgendein spezieller Abschluss verwendet? Danke!
Moin, Georgie W. schrieb: > Eine Frage ist dann doch noch aufgetaucht: dass das oben angeführte > Filter wegen der Extremwerte L bzw C nur theoretischer Natur ist, lassen > wir mal so stehen... Naja, man koennte ja durchaus schon mal "in echt" so ein Bandfilter fuer irgendwas nuetzliches brauchen. Man sollte es halt dann nicht so aufbauen, wie oben. z.B. koennte man ein Bandfilter auch aus einem Hochpass (z.b. 24Mhz) und einem Tiefpass (z.b. 25MHz) zusammensetzen. Da wird man dann wahrscheinlich mit handhabbareren Bauteilwerten zu tun haben. Oder halt eine andere Bandpasstopologie. > Die Quellenimpedanz von 50 Ohm ist Teil der > Spannungsquelle, das ist auch klar (ist also kein eigenes Bauteil) - die > 50 Ohm der Spannungsquelle ermöglichen es gewissermaßen, das ganze > System s auber anzupassen... > > Aber was ist mit der Abschlussimpedanz von 50 Ohm? Was wird hier in der > Praxis eingesetzt, ist das einfach ein 50 Ohm Widerstand? Oder wird hier > irgendein spezieller Abschluss verwendet? Kommt auf beiden Seiten drauf an, was du in der Praxis dann mit deinem Signal machst. Kann z.b. eine Antenne sein, die hat dann ggf. gerade auch 50 Ohm Impedanz. Das Signal kann auch per Trafo (oder LC-Kombination in einem Frequenzband) auf eine andere Impedanz transformiert werden, z.B. fuer eine Basisschaltung in einem Tuner mit <50 Ohm am Eingang. Oder halt stumpf per 50 Ohm Widerstand... In alten Videoverstaerkern ist z.b. oft ein 68 Ohm Widerstand zwischen dem sehr niederohmigen Emitter/Collectorkreis der Endstufe und der Ausgangsbuchse geschaltet, das gibt dann ungefaehr die 75Ohm, die bei Analogvideo oft verwendet werden. Erlaubt ist, was gefaellt ;-) Gruss WK
Georgie W. schrieb: > Aber was ist mit der Abschlussimpedanz von 50 Ohm? Was wird hier in der > Praxis eingesetzt, ist das einfach ein 50 Ohm Widerstand? Oder wird hier > irgendein spezieller Abschluss verwendet? Die 50 Ohm Impedanz hat sich in der HF-Technik als Standard etabliert. Damit ist es einfach, Module, deren Inputs/Outputs auf diese Impedanz ausgelegt sind relativ einfach zu kombinieren - seien es Filter, Abschwächer, Verstärker, Mixer oder Koaxialkabel. Auch HF-Messgeräte Wie Spektrumanalysatoren oder Network-Analyzer (VNA) und Generatoren sind auf 50 Ohm ausgelegt. Diese niedrige Impedanz ermöglicht es auch, sehr breitbandige Module (z.B. Breitbandverstärker) zu bauen. Die 50 Ohm können ein Widerstand sein, meistens aber entsprechend angepasste aktive oder passive Module (oder auch z.B. ein VNA). Deswegen ist bei den S-Parametern eine möglichst hohe Reflexionsdämpfung S11 ("Return Loss") so wichtig für eine reibungslose Zusammenschaltung verschiedener Module.
von Georgie W. schrieb: >Aber was ist mit der Abschlussimpedanz von 50 Ohm? Was wird hier in der >Praxis eingesetzt, ist das einfach ein 50 Ohm Widerstand? Nein, ist kein 50 Ohm Widerstand. Nach dem Filter folgt ja irgendwas, entweder ein Kabel oder ein Verstärkereingang, das muß dann 50 Ohm sein. Wenn nicht, muß das Filter anders bemessen werden.
Georgie W. schrieb: > Aber was ist mit der Abschlussimpedanz von 50 Ohm? Was wird hier in der > Praxis eingesetzt, ist das einfach ein 50 Ohm Widerstand? Das ist abhängig davon was am Ausgang des Filters angeschlossen werden soll. In manchen Situationen kann durchaus ein 50 Ohm Widerstand notwendig sein. Normalerweise dient jedoch die 50 Ohm Eingangsimpedanz der nachfolgenden Stufe (Messgerät, Verstärker etc.) als Lastwiderstand.
Danke für alle Eure Antworten! Verstärkereingänge sind ja meistens extrem hochohmig, deshalb verstehe ich nicht ganz wie es hier dann zu einer Anpassung kommen kann. Z.B. hat ein OPV Eingang, der in Verstärkern ja hauptsächlich verwendet wird, einen Eingangswiderstand von mehreren MOhm, wie soll das dann funktionieren, wenn es allgemein immer für 50 Ohm ausgelegt ist?
Moin, Georgie W. schrieb: > Z.B. hat > ein OPV Eingang, der in Verstärkern ja hauptsächlich verwendet wird, > einen Eingangswiderstand von mehreren MOhm, wie soll das dann > funktionieren, wenn es allgemein immer für 50 Ohm ausgelegt ist? Ja, wenn du einen Verstaerker mittels entsprechendem OpAmp baust, kanns sein, dass der hochohmig ist. Dann kann man z.b. stumpf den Eingang auch per 50 Ohm Widerstand nach Masse abschliessen. Man koennte aber auch am Eingang eine Impedanztransformation "nach oben" durchfuehren (z.b. mittels LC, Trafo, ...) und muss dann weniger Spannungsverstaerkung im OpAmp machen. Oder wie ich schon schrub: Wenn man z.b. mit dem schwachen Signal in eine Basisschaltung als erste Verstaerkerstufe geht, ist die noch viel niederohmiger am Eingang als 50 Ohm. Dann muss man "nach unten" transformieren, um Leistungsanpassung zu haben. Und die will man, um moeglicht viel vom vorhandenen Signal "aus dem Rauschen zu fischen". Diese 50 Ohm als Referenz kommen daher, dass bei Koaxkabeln mit 50 Ohm Wellenwiderstand der Feldverlauf im Dielektrikum am "guenstigsten" ist. D.h. man kriegt die meiste Leistung durch Koaxkabel mit 50 Ohm Wellenwiderstand, ohne dass dabei "Lichtboegen" im Dielektrikum auftreten. (Wenns um moeglichst niedrige Daempfung des Koaxkabels geht, sind 75 Ohm etwas besser; macht aber nicht viel aus - aber das ist der Grund, warum diese 2 Abschlusswiderstaende verbreitet sind). Gruss WK
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Georgie W. schrieb: > Verstärkereingänge sind ja meistens extrem hochohmig, deshalb verstehe > ich nicht ganz wie es hier dann zu einer Anpassung kommen kann. Z.B. hat > ein OPV Eingang, der in Verstärkern ja hauptsächlich verwendet wird, > einen Eingangswiderstand von mehreren MOhm, wie soll das dann > funktionieren, wenn es allgemein immer für 50 Ohm ausgelegt ist? OpAmps bei 25MHz - das wird u.U. sportlich ...
Georgie W. schrieb: > Verstärkereingänge sind ja meistens extrem hochohmig, deshalb verstehe > ich nicht ganz wie es hier dann zu einer Anpassung kommen kann. HF-Verstärker sind typischerweise für 50 Ohm Ein-/Ausgangsimpedanz dimensioniert, wofür es unzählige, fix und fertige Bausteine (MMIC-Verstärker) gibt. Georgie W. schrieb: > Z.B. hat > ein OPV Eingang, der in Verstärkern ja hauptsächlich verwendet wird, > einen Eingangswiderstand von mehreren MOhm, wie soll das dann > funktionieren, wenn es allgemein immer für 50 Ohm ausgelegt ist? Die 50 Ohm sind nicht in Stein gemeißelt. Wenn OPV verwendet werden sollen, ist eine Zwangsanpassung am Ein-/Ausgang eine übliche Methode um die gewünschte Impedanz zu bekommen. Verstärker mit OPV sind allerdings nicht besonders rauscharm, wodurch diese für kleine Signale nur bedingt geeignet sind.
Günter L. schrieb: > Nach dem Filter folgt ja irgendwas, entweder ein Kabel oder > ein Verstärkereingang, das muß dann 50 Ohm sein. Dabei ist zu beachten, ein Kabel mit 50 Ohm charakteristischer Impedanz (Wellenwiderstand) hat breitbandig an seinem Eingang nur dann 50 Ohm, wenn es auch mit 50 Ohm abgeschlossen ist. Ansonsten transformiert es.
Wenn du dein Filter, das auf beiden Seiten auf 50 Ohm ausgelegt ist, zwischen die zwei Ports eines VNA einschleifst, die auch auf 50 Ohm ausgelegt sind, brauchts du nichts weiter zu machen. Hast du aber als Generator einenHF-Generator mit 50 Ohm, und zum Messen ein Oszi, schließt du den Genenator direkt ans eine Ende und das Oszi ans andere Ende an, musst aber den Oszi-Eingang über ein T-Stück noch mit einem 50-Ohm Abschlußwiderstand überbrücken. Siehe zB hier (am Seitenende) https://elektronikbasteln.pl7.de/einfacher-aktiver-tastkopf-50-mhz
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