Aktive Filter bequem entwerfen per Online-Programm Drucken E-Mail
Montag, den 16. März 2015 um 09:10 Uhr

 

Aktive Filter bequem entwerfen per Online-Programm mit Analog Filter Wizard von Analog Devices

Analog Devices liefert mit seinem Analog Filter Wizard ein komfortables Entwurfs-Programm zur Dimensionierung von aktiven Filtern mit Operationsverstärkern. Die Bedienung ist selbsterklärend und intuitiv. Das Programm ist kostenlos und ohne Anmeldung nutzbar.

Ich habe mal aus Spaß ein Bandpass von 300 bis 3000 Hz (Frequenzgang eines Telefons) für vier Operationsverstärker innerhalb von 10 Minuten dimensioninert. Dabei konnte ich noch den Ripple sofort sehen und welche Effekte die Bauteiletoleranzen auf den Frequenzgang haben werden.  Das alles ohne mich einarbeiten zu müssen oder ein Programm herunterladen oder installieren zu müssen.

Das Programm lässt sich auf

http://www.analog.com/designtools/en/filterwizard/#/type

starten. Nach einigen Sekunden erscheinen drei Buttons, die die Möglichkeit bieten zwischen Hochpass,  Bandpass und Tiefpass auszuwählen.


Erklärung der Bedienung auf Englisch des Analog Filter Wizard für den Entwurf aktiver Filter.

Bedienung Schritt für Schritt: Unter "Specifications" können wir dann die Eckdaten des Filters eingeben. Im rechten Fenster sehen wir dann gleich den zu erwartenden Frequenzgang, wenn unter "View" dann "Magnitude (db)" gewählt wurde. Bei der Wahl der Einstellung für das Stopband können wir uns an die Grenzen des Machbaren herantasten.

Mit dem Schieberegler "Filter Respons" können wir die Anzahl der notwendigen Stufen, also der Operationsverstärker wählen. In der Theorie wählen wir damit zwischen Chebyshev, Butterworth und Bessel auswählen. Wie sich dabei der Frequenzgang ändert, ist unmittelbar zu sehen.


Analog Filter Wizard von Analog Devices bei der Berechung eines Bandpasses von 300 bis 3000 Hz. Hinter der einfachen Oberfläche verbirgt sich ein leistungsfähiges Rechenverfahren.

Gefällt uns der Frequenzgang, klicken wir dann auf der oberen Leiste auf "Component Selection". Wir sehen dann das Schaltbild. Wenn wir es nicht vollständig sehen, müssen wir den unteren Schieberegler bemühen. Zum Ausdrucken empfehle ich bei umfangreicheren Schaltbildern eine entsprechende Anzahl von Screenshot. Sicherlich geht es bequemer, wenn man sich Design-Filels herunterlädt, was nach einer Anmeldung möglich ist.

Wir können aber noch weiter am Design feilen, und unter "Components" "I want to choose" auswählen. Dann können wir Stufe für Stufe (Stage A, B, C usw) das "Component Sizing" per Schieberegler verändern. Dadurch werden die Widerstände kleiner und die Kapazitäten größer oder umgekehrt. Klicken wir "Compensate for GBW" an, wird noch die Grenzfrequenz des Operationsverstärkers berücksichtigt. Andernfalls wird von einem idealen Verhalten des Operationsverstärkers ausgegangen.


Unter "Components" wählen wir "I want to choose" aus, wodurch sich die Werte der Widerstände und Kondensatoren Stufe für Stufe im richtigen Verhältnis sofort im Schaltbild ändern.

Das Programm schlägt Operationsverstärker von Analog Device vor. Wir können aber dann später im tatsächlichen Aufbau ähnliche Operationsverstärker anderer Hersteller verwenden, wenn zum Beispiel die Leerlauf-Grenzfrequenz (open loop) sehr hoch im Vergleich zum genutzten Frequenzbereich ist. Oder wir vergleichen einfach die Datenblätter der vershiedenen Operationsverstärker nach Übereinstimmungen.


Schließlich können wir den Bauteilen Toleranzen vergeben und sehen sofort den Bereich, in welchen sich die Filterkurve bewegen kann.

Im nächsten Schritt klicken wir in der oberen Leiste auf "Component Tolererances". Links können wir die Bauteileranzen sehen. Rechts sehen wir dann orange eingefärbt das Toleranzband. Unter "View:" lassen sich noch eine Vielzahl anderer Filtereigenschaften auswählen.

Zuletzt aktualisiert am Montag, den 16. März 2015 um 16:34 Uhr
 
3. Februar 2017

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