Low-pass filter

Om mijn PWM output te filteren wil ik een 3kHz Low-pass gebruiken. Deze heb ik berekend met Filterlab, en daar komen deze waardes uit:



Bij testen bleek echter een verschil van ongeveer 6dB tussen 440Hz en 1600Hz. Zijn de waardes toch niet juist?
(input is PWM en komt direct van een micro. Opamp is een MCP602)
Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com
blackdog

Golden Member

Hi Arco,


Ik heb even een filtertje voor je geconfigureed en het zo geboetseerd dat er redelijk componentenwaarde uit komen.
Als je de condensatoren een beetje uitzoekt zal je binnen de 1% ripple blijven.

De filter data als PDF met 1x versterking.
www.bramcam.nl/Diversen/ARCO-3KHz-LP-Cheb.pdf

Ik heb gekozen voor een iets hogere ingangsimpedantie en multiple feedback type, knoop de +ingangen aan een spanningsdeler die de halve voedingspanmning heeft.

Als je een Butterworth filter wil hoor ik het wel van je. :-)

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Dank je...

Ik kan het filtertype (nu) niet veranderen, omdat de print al klaar is... ;)
Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com
blackdog

Golden Member

Hi,

Het is ook nooit goed of het deugt niet... *grin*

Zo goed dan...


http://www.bramcam.nl/Diversen/ARCO-3KHz-LP-Cheb-2.pdf

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Dank!...

Ik ga het eens proberen. Voor Chebychev gaf filterlab behoorlijk andere waardes:

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com
blackdog

Golden Member

Hi Arco,

Dat kan allemaal, mijn filter heeft max 1dB ripple, maar als je de condensatoren uitzoek kom je meestal rond 0,3 a 0,4dB uit.
De weerstanden zijn 1%.

Hoe makkelijker jij wordt met de precisie van de componenten hoe slechter het filter wordt.
In de opamp filtertool van Analog Devices, kan je mooi die afwijkingen zien (monte Carlo)

Deze filters heb ik geconfigureerd met de TI tool en deze heeft mij altijd goed geholpen, ondanks wat bugs in de interface vooral onder W10.

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Ik ga het op een breadboard steken, dank...
Ik had bij Analog hun online filtertool geprobeerd, maaar daar gebeurden zoveel vreemde dingen dat ik daar maar mee ben gestopt.
Na alle filtergegevens ingevuld te hebben kon je naar een tab 'circuit' en een tab 'components', die beiden niks deden.
(ze gaven alleen een frequentiegrafiek...)
Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com
blackdog

Golden Member

Hi,

Voor iedereen die de bugs voor lief kan nemen in TI's FilterPro Desktop kan het installatie bestand hieronder downloaden van mijn server.
Ik draai het ook onder W10 64Bit, maar de eerste minuut blijft het hangen, maar daarna gewoon werkbaar.
Onder W7 64 bit, zijn er maar weinig problemen.

Dit programma is door TI allang afgeschoten, dus zoeken naar updates en vragen om support heeft geen zin.
Maar ik "bereken" nog steeds regelmatig filters met deze software.

www.bramcam.nl/Diversen/FilterProSetup.msi

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Even FilterPro geprobeerd, maar loopt direct vast op Win7/32 (helaas)
Moet 'm dat afschieten met task manager... ;)
Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com
blackdog

Golden Member

Hi Arco,

Even geduld, gewoon wachten en daarna werkt het.
Ik ben in een virtulele W7 bezig te kijken wat de rede is, en/of een oplossing te zoeken.
XP-V3 settings helpt in ieder geval niet veel, de volgende stap is de folders uitsluiten in de virusscanner.

Op het ogenblik kan ik er nog steeds mee werken zoals de PDF's laten zien, maar handig is anmders :-)
Als ik meer weet, laat ik dat in dit topic even weten, want het is echt een handig programma.

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Als je na opstarten totaal niets aanraakt, gaat de interface inderdaad werken na een minuut of wat... ;)
Zou goed kunnen dat het programma een internet verbinding probeert te maken naar een site die niet meer bereikbaar is. (time-out kan een tijdje duren)
Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com
blackdog

Golden Member

Hi Arco,

Mijn testen met verschillende settings hebben het niet beter gemaakt.
Je hebt best kans dat het klopt wat je zegt betreffende de terug melding naar de TI site.
Als ik komende week daar wat tijd voor over heb, zal ik het verder onderzoeken.

Ik pas als ik het filter heb geconfigureerd meestal de waarden aan, als eerste doe ik dit:
Zet de weerstanden op 1% e nde condensatoren op 10%.
Daarna pas ik in het schema de condensator waarde aan, en let op dat de weerstandswaarde niet te hoog of te laag worden.
Ik hou meestal rekening met ruis en bias stromen, verder naturulijk rekening houden met de belasting die de opamps zien.
Weerstanden in de honderden Ohms kan wle als je lage signaal spanningen hebt en zeg 5V voeding, die opamps kunnen vaak wat meer stroom leveren.
Dat gaat natuurlijk weer niet op voor de "low power" cmos modellen.

Dus met een beetje aandacht krijg je het filter zo dat het doet wat jij wilt.
Ik heb geen idee hoeveel kennis je hebt wat filters betreft, maar alleen het meest stijle filter najagen is vaak niet de goede optie.
Sommige filters verlangen een mooi fase gedrag, dan zal je echt voor een Bessel opset moeten kiezen, meestal ook van een hogere orde.

Ik heb eigenlijk nog nooit een filter gemaakt dat niet goed overeen kwam met deze TI software.
Nog een beperking in deze software, beneden de 10Hz werk het niet goed, geen probleem voor mij.
Zeg ik heb een 4e orde Butterworth LP nodig op 1,5Hz, dan ik reken het uit voor 1,5KHz en schaal de condensator waarde 1000x omhoog, no problemo!

Have Fun!

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Ha Arco,

Filterpro dat zit in webench ik weet niet hoe dat werkt die programma's zijn voor de helft maar af :(
En het zijn hele simpele modellen van LP/HP naar BP/BS je komt soms op hele onwerkbare waarden uit.

Ik zal morgen een filtertje vergelijken met jou waarden maar veranderen kan je niets meer :o

Groet,
Henk.
Everything should be as simple as possible, but not simpler.
blackdog

Golden Member

Hi Henk,

Ik heb net de TI "On Line" filter tool versie weer eens geprobeerd, wat een bagger product is dat!
Hoe durven ze dit zo ter beschikking te stellen, onbegrijpelijk, waarschijnlijk gemaakt door hobby coders!

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Probleem met de LPF is opgelost, 1e schema werkte ook...
Op de een of andere manier waren er 15nF condensatoren in het 3n3 bakje terecht gekomen... :(
Daardoor werkte de toongeneratie (dtmf) via het LPF niet goed. Met de hoge toon op -6dB t.o.v. de lage gaat 't echt niet werken. (Moet +2 dB zijn zelfs)

Da's het nadeel van klein SMD grut zonder opdruk... ;)
Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com
Ha blackdog,

Ik heb een ontwerp programma zelf geschreven hier kan ik alles zelf naar mijn hand zetten.
Ik kan polen, nulpunten toevoegen of langs de assen verschuiven.
Maar belangrijk is dat je de impedantie van de bron kan opgeven dus niet een reële weerstand maar ook het imaginaire deel want dit verstemd je filter.

@Arco,
Kan gebeuren :+

Groet,
Henk.
Everything should be as simple as possible, but not simpler.
Ik heb zelf ook eens wat zitten programmeren en kwam op de volgende plaatjes vermogensversterking versus frequentie. Achtereenvolgens eerste Arco, tweede Arco, tweede Blackdog. Klopt het zo'n beetje? Het Chebyshev filter geeft hier ripple boven versterking 1 i.p.v. eronder. Is dat (ook) gebruikelijk?** De ripple klopt wel ongeveer met de genoemde 10.5 dB (10%).
Edit: plaatjes wat netter gemaakt.
**Edit2: In plaatjes zie je meestal maximale versterking 1. Maar bij het tweede door Blackdog gebruikte design is de versterking 1 bij DC en de orde is even. Dan komt de ripple boven de waarde 1 uit. Het is inderdaad precies een 0.5 dB low pass Chebyshev filter.


blackdog

Golden Member

Hi aobp11, :-)

De grafiekjes die je laat zien zijn lineair en laat in ieder geval de rimpel goed zien.
Maar ik denk ook dat je een vergissing maakt met de omschrijving, er is een tweede van Arco en een tweede van mij?

Wil je dit nog even duidelijk maken voor ons?
En naturulijk is het voor ons leuk om te weten hoe je dit berekend hebt! :-)

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Hallo Bram

Ik ben weer eens aan het rommelen geweest in Fricas. Uiteindelijk gaat het wel en zelfs simpel, maar voor je (ik althans) zover bent heb je al eindeloos in de clinch gelegen met foutmeldingen over niet kunnen converteren van ene type grootheid naar ander type grootheid. In Fricas los je de vergelijkingen eerst geheel in symbolen op, pas daarna evalueer je met numerieke waarden. Bijv. in symbolen is de complexe versterking van één opamp trap:

Filters Arco
eerste Gepost zaterdag 9 februari 2019 14:23:18
tweede Gepost zaterdag 9 februari 2019 15:34:43
Jouw tweede filter Gepost zaterdag 9 februari 2019 15:19:49 als pdf, heet ook cheb2.

Albert
blackdog

Golden Member

Hi aobp11,

Nu begrijp ik je wat de plaatje betreft :-)

Ik heb even in de handlijding gekeken van Fricas (Ik wist niet dat het bestond) en wat mij betreft is het Klingon :-)
Al ik dit soort rekenen zou willen gaan begrijpen moet ik echt aan de hand worden genomen door iemand die dit kan dromen en goed uitleggen.
Dan nog wordt het voor mij echt moeilijk, ik raak door mijn dyslexie hele stukken kwijt, die zie ik dan gewoon niet.

De opbouw van de berekening herken ik wel in grote lijen.
Mijn eerste filters bouwde ik aan de hand van dit boekje van Don Lancaster: Active-Filter Coockbook

Er is trouwens nog voldoende te vinden met Google over opamp filters.

Dit komt volgens mij ook nog steeds vaak voor :-)
https://www.analog.com/en/analog-dialogue/raqs/raq-issue-12.html

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Mooi verhaal in die referentie, met duidelijke boodschap.
Ik heb A = 10^5 gesteld, maar verder natuurlijk alles ideaal. Had ook van meet af aan A = oneindig kunnen nemen, dat maakt het probleem ietsje maar niet essentieel simpeler. Ik ben lui en heb de spanningen op opamp +in en uit beide als onbekenden laten staan, met vergelijking zoiets als Vuit = A*(Vin - Vuit). Daarmee schrijf je de knooppuntsvergelijkingen eenvoudiger dan wanneer je zelf eerst Vin of Vuit uitdrukt in de ander.
Voor mij is het alleen een oefening op papier, ik doe geen praktische dingen met filterontwerp. Begin maar niet aan Fricas.
PS: ik heb de plaatjes vervangen door wat nettere.