Активные фильтры Опции

[dachny]

Вот все знают структуру фильтра на ОУ включеного повторитилем
а как расчитать R да C че то не помню
короче где взять табличку с нормированными R и C для фильтров разных там порядков (лучше до 7 ) и разных там типов АЧХ (бесель баттеворт и тп)
перерыл все буквари и весь интернет

[Himer]

Есть прога по - моему филтер визард называется ты там задаешь параметры и тип исполнения фильтра , а она тебе схему со всеми номиналами рисует.
Нашел от кудаскачать можно: http://alex-z.narod.ru/electro_soft.htm Тока с большими порядками остарожно!

[Леха]

Формулы для расчета брал из журналов "Радио" (номеров не помню, давно
это было). Там же естественно и ссылки на литературу имеются.

[DIM]

Неплох FilterLab от Microchip
Пользуюсь и им

[dimay]

В инете куча программок и информации

http://www.analog.com/Analog_Root/static/t...ter/filter.html

http://www.vwlowen.demon.co.uk/java/audio.htm

http://focus.ti.com/lit/an/sloa049b/sloa049b.pdf
и тд.

[L596]

Можно посмотреть в книжке "Искусство схемотехники" Хорвица и Хилла.
http://www.cs.ua/rad/lib/artsxem/book34.html

[ddi]

Есть неплохая софтина FilterPro от Texas Instruments. Свободно распространяется (http://www-s.ti.com/sc/techzip/slvc003.zip). Считает ВЧ и НЧ фильтры Бесселя, Баттерворта, Чебышева и др. (можно вручную задать добротность) до 10 порядка с заданным усилением. Строит фильтры по схемам Sallen-Key и Multiple Feedback (MFB) - рисует схемы с номиналами. Позволяет выбрать используемые ряды резисторов и конденсаторов, задавать вручную значения конденсаторов. Для заданной частоты показывает коэффициент усиления, фазовый сдвиг, групповую задержку.

[Yra]

Есть книга в бумажном виде Мошиц Г., Хорн П. Проектирование активных фильтров : Пер. с англ. - М.: Мир, 1984. -320 с. Там неплохо изложена теория, приведены типовые схемы фильтров, полюса характеристических полиномов. Но пользоваться надо осторожно. В формулах попадаются опечатки. Я для контроля над расчётами использовал matlab а затем испытывал схему в OrCAD 9.1. И ещё желательно вспомнить комплексные числа.

[alex69]

Ещё существует "Filter Solution" от Nuhertz Technologies.
Довольно приличная программа на мой взгляд.

http://www.filter-solutions.com

[Aleksey_el]

Доброго времени суток!
Хочу сделать антиалиасинговый фильтр перед АЦП (частота среза - несколько кГц) на минимальном количестве элементов с максимальным порядком. В связи с этим в качестве схемы звена рассматриваю не совсем стандартный вариант схемы Салена-Ки 3-го порядка. Для расчета есть даже онлайн-калькулятор: http://sim.okawa-denshi.jp/en/Sallenkey3Lowkeisan.htm
Но вот в чем проблема - предполагается, что на фильтр у меня будет отведено 2 ОУ, т. е. я предполагаю реализовать на них фильтр Баттерворта 6-го порядка (а если очень захотеть, то можно после последнего ОУ добавть еще цепочку 1-го порядка, т. к. вход АЦП внутри буферизован, и получить фильтр аж 7-го порядка). Стандартные методики расчета и таблицы коэффициентов в книжках приводятся для комбинации звеньев 1-го и 2-го порядка, развязанных друг от друга операционниками. Много читать и разбираться в выводе формул интересно и хочется, но потом, а сначала хочется просто спроектировать и запустить описанную схему. Или убедиться, что я не прав и выбрал далеко не лучший вариант реализации. Готов выслушать критику предложенного решения.

Сообщение отредактировал Aleksey_el - Apr 4 2017, 20:33

[Guest_TSerg_*]

Хочу сделать антиалиасинговый фильтр перед АЦП

Это обычные "хотелки".
Пока не будет требований к фильтру (во всех смыслах) - разговаривать не о чем.

[ASDFG123]

Доброго времени суток!
Хочу сделать антиалиасинговый фильтр перед АЦП (частота среза - несколько кГц) на минимальном количестве элементов с максимальным порядком. В связи с этим в качестве схемы звена рассматриваю не совсем стандартный вариант схемы Салена-Ки 3-го порядка. Для расчета есть даже онлайн-калькулятор: http://sim.okawa-denshi.jp/en/Sallenkey3Lowkeisan.htm
Но вот в чем проблема - предполагается, что на фильтр у меня будет отведено 2 ОУ, т. е. я предполагаю реализовать на них фильтр Баттерворта 6-го порядка (а если очень захотеть, то можно после последнего ОУ добавть еще цепочку 1-го порядка, т. к. вход АЦП внутри буферизован, и получить фильтр аж 7-го порядка). Стандартные методики расчета и таблицы коэффициентов в книжках приводятся для комбинации звеньев 1-го и 2-го порядка, развязанных друг от друга операционниками. Много читать и разбираться в выводе формул интересно и хочется, но потом, а сначала хочется просто спроектировать и запустить описанную схему. Или убедиться, что я не прав и выбрал далеко не лучший вариант реализации. Готов выслушать критику предложенного решения.

В Filter Solutions рассчитайте, главное выбрать ОУ с нужной полосой и unity gain stability. 6 порядок на мой взгляд многовато, детали должны быть 1 % Есть еще прога от texas тоже по расчету фильтров, название забыл.

[Smoky]

Доброго времени суток!
Хочу сделать антиалиасинговый фильтр перед АЦП (частота среза - несколько кГц) на минимальном количестве элементов с максимальным порядком. В связи с этим в качестве схемы звена рассматриваю не совсем стандартный вариант схемы Салена-Ки 3-го порядка.

А вы не хотите обратить внимание на микросхемы электронных фильтров от LT? Для их проектирования имеется бесплатное приложение к LTSpice под названием FilterCAD. Как то мне необходим был полосовой фильтр с очень узкой полосой, я был не мало удивлён тем что с успехом получил нужные мне характеристики. Так что советую обратить внимание на эти фильтры.

[Aleksey_el]

Требования к фильтру такие:
ФНЧ Баттерворта частотой среза 8 кГц, коэффициент усиления =1. Питание и опора АЦП 3,3В (микроконтроллер), над сигналом будет выполняться БПФ, причем особых требований к точности амплитуд гармоник не предъявляется. АЦП 12 разрядный, но реально достаточно точности 8 разрядов (т. е. если результат алиасинга попадет в совсем младшие разряды - не смертельно). Помимо 3,3В есть еще 5В. Разумеется, питание только однополярное.
Большой порядок хотел сделать, чтоб путем небольших накладных расходов сэкономить ОЗУ микроконтроллера. Но разумеется, ставить ради этого дорогую микросхему, либо точные конденсаторы смысла нет.

Smoky, смотрел в сторону микросхем фильтров, но те что я видел, стоят раз в 10 выше R2R ОУ, а если запитать ОУ от +5В, то скорее всего получится обойтись чем-то вроде LM324 (предусмотрев защитный диод на +U на входе АЦП). С учетом того, что задача далека от прецизионности, не вижу смысла ставить дорогие микросхемы.

Про FilterCAD и другие подобные программы знаю, но там классический подход - каждый каскад 1-го или 2-го порядка. Но ведь есть же вариант фильтра Салена-Ки 3-го порядка на одном ОУ. И как рассчитать фильтр из 2-х таких каскадов непонятно (без углубления в вывод формул и расчет коэффициентов).

6 порядок на мой взгляд многовато, детали должны быть 1 %

Резисторы 1% - не проблема, а вот конденсаторы - обычные SMD NP0 5-10%. Из практики, какой максимальный порядок фильтра на таких элементах целесообразно реализовывать и какой при этом будет разброс частоты среза и неравномерности АЧХ?

Сообщение отредактировал Aleksey_el - Apr 5 2017, 11:02

[Myron]

Резисторы 1% - не проблема, а вот конденсаторы - обычные SMD NP0 5-10%. Из практики, какой максимальный порядок фильтра на таких элементах целесообразно реализовывать и какой
при этом будет разброс частоты среза и неравномерности АЧХ?

Спайс симуляторы с Монте-Карло быстро дают ответ. Я использую Orcad Pspice и LTSpice. Для изучения влияния разброса компонентов на АЧХ можно использовать любой ОУ из имеющихся в
Спайсе с единичной полосой выше вашей частоты среза в 20 и более раз. Или идеальный ОУ.

...а если очень захотеть, то можно после последнего ОУ добавть еще цепочку 1-го порядка, т. к. вход АЦП внутри буферизован, и получить фильтр аж 7-го порядка).

Нельзя. Вам нужно изучить азы, хотя бы:
http://www.analog.com/en/education/educati...n-handbook.html
Можно, например, почитать статьи из
https://electronix.ru/forum/index.php?showt...p;#entry1415195 - Сообщение #327.

[Aleksey_el]

Можно, например, почитать статьи из

Насколько я понял, в этих статьях речь идет об АЦП с "голой" схемой выборки-хранения. У меня же внутренний АЦП микроконтроллера и в даташите на МК написано, что между АЦП и ногой есть буфер (который, кстати, при желании можно отключить). Поэтому я и подумал, что им можно воспользоваться для звена 1-го порядка.
Пойду дальше читать матчасть...

[blackfin]

Резисторы 1% - не проблема, а вот конденсаторы - обычные SMD NP0 5-10%. Из практики, какой максимальный порядок фильтра на таких элементах целесообразно реализовывать и какой при этом будет разброс частоты среза и неравномерности АЧХ?

Оценить влияние точности R и С на АЧХ фильтра можно с помощью программы: FilterWizard.

На закладке Component Tolerances нужно выбрать View: Magnitude [dB].

PS. И, кстати, конденсаторы на 1% не такая уж большая редкость: Digikey

[Myron]

Насколько я понял, в этих статьях речь идет об АЦП с "голой" схемой выборки-хранения. У меня же внутренний АЦП микроконтроллера и в даташите на МК написано, что между АЦП и ногой есть буфер (который, кстати, при желании можно отключить). Поэтому я и подумал, что им можно воспользоваться для звена 1-го порядка.
Пойду дальше читать матчасть...

Нельзя.
Вот на пальцах, чтобы вам было понятно.
На входе АЦП обязана быть RC цепь, конденсатор которой достаточно быстро заряжается от выхода фильтра (без ухудшения нужной максимальной скорости нарастания отфильтрованного сигнала при его максимальном напряжении и при максимальной частоте Fc), но поддерживает квазипостоянное напряжение на входе АЦП за время преобразования АЦП с изменением меньше половины шага дискретизации за время между отсчетами. Расчеты в статьях. Пара замечаний к статьям, чтобы избежать ошибок. После определения допустимого RC, надо задать значение R, которое не должно быть меньше допустимой нагрузки выбранного ОУ. Потом вычислить емкость. Если получаются несуразные результаты для С (менее 50pF), надо поменять ОУ, и / или другие параметры - частоту отсчетов, разрешение АЦП и т.д.

Резисторы 1% - не проблема, а вот конденсаторы - обычные SMD NP0 5-10%. Из практики, какой максимальный порядок фильтра на таких элементах целесообразно реализовывать и какой при этом будет разброс частоты среза и неравномерности АЧХ?

Проблема или нет определяет разработчик (вместе с заказчиком). Допустимый разброс элементов определяется не только ценой, а для начала точностью элементов, исходя из требований на допустимую неравномерность АЧХ. Учтите, также, что конденсаторы меняют величину при разных напряжениях. А все элементы меняют величину от температуры.
Поэтому начинать надо с четкого представления требований. На практике для серийной аппаратуры применять фильтры выше 5-8-го порядка чревато (мах порядок зависит от разброса и температуры в первую очередь).

[vladec]

И все таки, если у Вас нет большого опыта, лучше всего воспользоваться готовым Визардом или от AD, как Вам рекомендовали:

Оценить влияние точности R и С на АЧХ фильтра можно с помощью программы: FilterWizard.

,
или от TI -- WEBENCH® Designer

[prig]

Доброго времени суток!
Хочу сделать антиалиасинговый фильтр перед АЦП (частота среза - несколько кГц) на минимальном количестве элементов с максимальным порядком....
... а сначала хочется просто спроектировать и запустить описанную схему.
...

- Совершенно неправильная постановка задачи. Если только речь не об удовлетворении абстрактных хотелок.
Как только встаёт вопрос об АА-фильтре, конкретная задача должна быть определена требованиями в частотном домене, пусть даже в простейшем варианте.
Именно эти требования, в совокупности с возможными вариантами использования ЦОС, определяют потребный порядок фильтра.
Накручивать порядок фильтра, не понимая возможных результатов, это совершенно бесперспективное занятие.

- По нынешним временам, не использовать возможности ЦОС даже для "простых задач" просто глупо.
С учётом возможностей цифровой фильтрации, требования к порядку аналогового фильтра для большей части задач можно существенно снизить.
Но при этом, даже "простые задачи" требуют хорошего понимания этого самого частотного домена.

- Если исходить из аналого-цифрового решения, порядок АА-фильтра выше 5-го может появляться только при тщательной оценке конкретной задачи.
3-й порядок АА-фильтра сильно упрощает реализацию "аналога", но существенно увеличивает нагрузку на "цифру" и усложняет оптимизацию реализации по сравнению с 5-м.
Как бы очевидно, что для серийной продукции 3-й порядок обычно сильно предпочтительней 5-го.
Таки стоимость вычислений невелика и постоянно снижается, чего не скажешь о приличных конденсаторах и т.п..

[Gruffly]

Требования к фильтру такие:

Прежде всего, надо определиться со спектром полезного сигнала.
Простые и предварительные правила для АА-фильтра (частота среза):
- постоянный ток == 1/скорость изменения;
- синус == 1 / период;
- сложный периодический == 20 / основной период;
- импульс == 1/ длительность импульса.

Сообщение отредактировал Gruffly - Apr 6 2017, 19:13

[Gruffly]

По поводу частоты опроса (дискретизации) есть такие прикидки:
Fs/F3 порядок фильтра Баттерворт/Бессел
3 10
4 6/10
5 4/8
8 2/4
14 1/ 2

Fs - частота дискретизации;
F3 - частота среза.

[Aleksey_el]

По поводу частоты опроса (дискретизации) есть такие прикидки

Для какого типа сигнала они делались?
На самом деле, в общем случае это все по довольно простой формуле рассчитывается и зависит еще от желаемой разрядности результата. Но при этом предполагается, что спектр сигнала широкий и уходит далеко за рассматриваемые пределы, что бывает далеко не всегда.

Прежде всего, надо определиться со спектром полезного сигнала.

Это иногда самое сложное

В общем, потыркавшись в Filter Wizard от AD, я понял, что с 6-м порядком конечно загнул...

Еще в схеме планируется электронно-регулируемый усилитель на ОУ с Ку примерно 2...50. Где его правильнее поставить? Перед фильтром или между фильтром и АЦП? В первом случае фильтр отфильтрует усиленные и созданные усилителем шумы, во втором случае - на усилитель не попадет сигнал с частотой выше частоты среза, т. е. как бы мягче требования к ОУ с учетом того, что коэффициент усиления может достигать 50. Кроме того, для фильтра не понадобятся ОУ с R2R входом.

Сообщение отредактировал Aleksey_el - Apr 8 2017, 15:05

[Gruffly]

Для какого типа сигнала они делались?

Исходя из просачивания зеркалки 1% на частоте перекрытия.

На самом деле, в общем случае это все по довольно простой формуле рассчитывается и зависит еще от желаемой разрядности результата.

Не так все просто.

Это иногда самое сложное

Определить спектр полезного сигнала - это главное.

Еще в схеме планируется электронно-регулируемый усилитель на ОУ с Ку примерно 2...50. Где его правильнее поставить?

Для LPF-применений аттенюатор-усилитель надо ставить перед другими каскадами, в общем случае.

[korigo]

Здравствуйте!
Надо реализовать фильтр с данной передаточной характеристикой Wp (взято из описания прибора, схемы нет).
Подскажите пожалуйста минимально возможную схемную реализацию на ОУ и методику расчета.
Конкретный результат могу оплатить поскольку времени нет разбираться.
Математик вроде как построил АЧХ, все приведено в приложенном файле.  ______.pdf ( 24.73 килобайт ) Кол-во скачиваний: 58

[Trump]

Конкретный результат могу оплатить поскольку времени нет разбираться.

Могу Вам оплатить, если разберетесь с методикой расчета.