RC-Tiefpassfilter dimensionieren

Zitat:

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Zitat von Lord Integer

ich habe noch Probleme mit der Dimensionierung des Tiefpasses ... R=10k Ohm, C= 10uF ... Meine Grenzfrequenz lautet 3,24mHZ

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Hm, ich verstehe grad nicht, was es mit dieser Grenzfrequenz auf sich haben soll. Milli-Hertz?? 10k * 10µ sind eine Zeitkonstante von 0,1Sekunde, also irgendwas um die 10Hz Grenzfrequenz. Dann sollte man erstmal keinen Amplitudenknick bei 2KHz (Diagrammmitte) diskutieren. Selbst da sehe ich keine -50dB pro Dekade. OK, auch die -20dB pro Dekade sehe ich am linken Rand bei 10Hz passen nicht wirklich. Auch ich bin irritiert - aber anders als du :)
Ich bin aber alles andere als sattelfest in der Dezibelei und hab' nur mal versucht, deine Aussagen nachzuvollziehen.

Nachtrag:
Der Frequenzgang ist ja auch völlig daneben mit -90° in der Nähe der 10Hz-Grenzfrequenz. Ich denke, die Simulation ist daneben bzw. die Modellierung.

Hallo,
zeig doch bitte noch einen Screenshot der simulierten Schaltung. Der Bodeplot sieht nicht so aus, wie man das erwarten würde...
Grüße, Bernhard

Hi Bernhard,
hier meine Schaltung.
Anhang 31175

Gruß Lord Integer

Hallo,
der erwartete Bodeplot sieht so aus:

In der Simulation ist also ein Fehler...
Grüße, Bernhard

An deiner Stelle würde ich mal das ganze Ding so einstellen das du Spannungen und Frequenz hast. Spannung halt so einstellen wie du es schon hast 5V und Frequenzen machmal von 0- 100Khz.

Also wenn ich mich nicht verrechnet habe bekommst du mit deinen Werten R=10Kohm / C=10µF einen Tiefpass von 1,59Hz!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Das heißt ab hier sollten -3dB erreicht sein für den einfachen TP. Bei dir scheint es so als ob du schon -6dB erreicht hast aber dafür ist die dB-Auflösung zu hoch. Den postiven Bereich brauchst maximal bis 5dB und den negativen max bis -20dB.

Vllt solltest du mal mit eigenen Worten beschreiben wie du einen Frequenzpass (frequenzabhängigen Spannungsteiler) verstehst. Mich beschleicht das Gefühl das dir noch paar Infos zum reinen Verständniss fehlen.

Verstehe ich das richtig? Du vermisst nur einen einfachen TP oder hängt da noch was dran an dem TP ?

Vielen Dank BMS.
Der Bodeplott ist 1a.Genau so wollte ich das haben.
Nur ich habe ja genau die gleiche Schaltung und ich bekomme immer nen anderen Bodeplott raus.
Es kann ja nur an der Einstellung des PWM Signals bzw. rechteck Signal liegen.
Obwohl ich ne Amplitude von 5, Taktfrequenz 490HZ und 1us risefalltime eingestellt habe.
Kannst du mir eventuell ein Screenshot von deinen Einstellungen schicken oder mir die Simulation schicken?;P

Ja, ich habe bei der Grenzfrequenz ausversehen mit der Takfrequenz gerechnet(hatte die Formel falsch aufgeschrieben). Ohne Taktfrequenz komme ich auch auf 1,5915 Hz hehe.

Bei der Grenzfrequenz fg gilt Uaus = 0,707·Uein.
Also da wo sich die Amplituden schneiden . Die Dämpfung beträgt dann 3,535 dB.
Bei fg ist das Ausgangssignal um φ = −45° zum Eingangssignal phasenverschoben.(siehe unteres Diagramm)
Bei f » fg beträgt die Dämpfung 6 dB/Oktave das entspricht 20 dB/Dekade.(Siehe Amplituden-Frequenzgang).
Die Ausgangsspannung am RC-Tiefpass wird parallel zum Kondensator gemessen und ist in Bezug zur Eingangsspannung nacheilend.
Der Kondensator hat eine Zeitkonstante von 10kOhm*10uF= 100ms,
Bis zu dem Knick ist der Durchlassbereich, also werden alle Frequenzen bis zur Grenzfrequenz durchgelassen und die höheren Frequenzen gesperrt.
Der Tiefpassfilter läßt so tiefe Frequenzen durch und sperrt hohe Frequenzen ab einer gewissen Frequenz, die sich aus den Werten des Widerstandes und des Kondensator ergibt.

Zur genaueren Erklärung der Bauteils des TP im Bezug auf die Ausgangsspannung:
Der Tiefpassfilter besteht aus eine Reihenschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators. Man kann diese Schaltung als einen frequenzabhängigen Spannungsteilers ansehen. Bei tiefen Frequenzen hat der Kondensator C1 einen hohen Blindwiderstand, der im Vergleich zum Widerstand R1 groß ist. In einer Reihenschaltung verhalten sich die Spannungen wie die Widerstände. Daher liegt an dem größeren Widerstand, in diesem Fall C1, auch die größere Ausgangspannung U2 an.

Also lädt bzw. entlädt ja der Kondensator mit 0,5mA alle 100ms.

Gruß Lord Integer

Zitat:

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Zitat von Lord Integer

Ja, ich habe bei der Grenzfrequenz ausversehen mit der Takfrequenz gerechnet(hatte die Formel falsch aufgeschrieben). Ohne Taktfrequenz komme ich auch auf 1,5915 Hz hehe.

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Die sogenannte "Taktfrequenz" ist deine Grenzfrequenz wenn man nur C und R einsetzt. Leg mal nen vernünftigen Sinus in deiner Simulation ein von 100Hz und dann erhöhst du schrittweisse um 25Hz bei R=10kohm und C=100nF. Beobachte deinen Plott was passiert. Plott auf 0-5kHz einstellen bei einen dB-Bereich: positiv von 5dB und negativ von -20dB. sollte erstmal reichen...

So wenn du jetzt mit einer Rechteckspannung arbeitest verhält sich der Tiefpass, wie du es ja selbst beschrieben hast, vollkommen anders. Signalumformung ist hier das Stichwort denn du möchtest mit einer Ausgangs-PWM-frequenz von ca 470Hz mittels Tastgradveränderung deine Ua anpassen. DAS ist was völlig anderes als wenn man eine Frequenz filtern will. Die Dimensionierung richtet sich zum einen, was an weiteren Schaltungteilen folgt. Was diese am Eingang für Schwankungen zulassen(Ripple) denn aus deinen Ausgangspost geht nicht hervor was folgt.... eine LED vllt oder möchtest du nen mp3-Player bauen usw und sofort. Oder ist dies nur ein Versuchsaufbau um einen DA-Wandler auf PWM-Basis zu basteln? Sprich was soll nach dem Tiefpass mit der anstehenden Spannung passieren? :o

Gruß chris

Hi,
ich hänge an den Tiefpassfilter noch einen invertierenden Operationsverstärker ran, der hat eine Verstärkung von 2 hat.
Somit erhalte ich eine Ausgangsspannung von 0-10V.
Ich verwende einen KIA 358P, der über eine externe Spannungsquelle mit 15V versorgt wird.
http://pdf.datasheetcatalog.com/data...58P_S_F_FK.pdf
Es hat ein Dip-8 Gehäuse und besteht aus 2 invertiereden Ops.
Ich steuere eine Pumpe über ein Spannungspotentiometer und eine LED mit 0-10V.
Also benutze ich beide Operationsverstärker im Dip-8 Gehäuse und glätte vorher von zwei PWM Ausgängen des Arduino Uno(Pin X für die Pumpe, Pin Y für die LED) deren PWM-Signale 0-5V durch einen Tiefpassfilter (RC-Glied) in eine analoge Spannung.
Mit dem Duty Cycle, also den Tastgrad im Programm mit 0-255=0-10V regle ich dann die beiden Bauteile.

Das ist meine OP- Schaltung.
Anhang 31182

Für die beiden Widerstände der OP-Schaltung verwende ich 10k Ohm,um auf einen Verstärkungsfaktor von 2 zu kommen.V=1+R1/R2`=1+10kOhm/10kOhm=2

Momentan habe ich in der Praxis für den Tiefpass einen Widerstand von10k und den Kondensator von 100nF gewählt(hatte nicht soviel Auswahl^^) und es funktioniert.
Jedoch möchte ich interessehalber meine Schaltung perfekt einstellen bzw.dimensionieren und alles verstehen warum und weshalb.

Gruß Lord Integer

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Ich korrigiere: Es handelt sich natürlich um zwei nichtinvertierende Operationsverstärker