LPF voor een PWM audio versterker

EgbertG

Special Member

Ben een simpel filter aan het maken voor een PWM versterkertje. Echter als ik t nameet dan klopt dat niet met de theorie ....

RC of RL doet 3 dB per octaaf?
LC doet 6 dB per octaaf?

Octaaf is dan een verdubbeling van de frequentie

Ter illustratie onderstaande grafiek ... dit is dan 3 dB per octaaf

Frederick E. Terman

Honourable Member

Hoeveel dB per hokje verticaal is dat?
En is de horizontale schaal lineair of logaritmisch?
Wat voor filter heb je hier gemeten?

Verder: RL, RC is in de limiet 6 dB/oktaaf (maar op het kantelpunt -3 dB).
LC gaat naar 12 dB/oktaaf.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Ha EgbertG,

Dat is geloof ik niet helemaal goed..... of helemaal niet goed ;)
Een RC filter is niets meer of minder dan een frequentie afhankelijke spanningsdeler.

A = Vo / Vi = 1 / 1 + jwRC
Hier in is Wc = 1 / RC = 1 dit is de afsnijfrequentie.
Omdat jij het in decibel wil uitdrukken ( en dat mag )geldt:
10 Log ( 1 / 1 + w^2 ) of uitgedrukt als verlies:
L = 10 Log ( 1 + w^2 ) dB.

Als voorbeeld op de afsnijfrequentie van een 1e orde laagdoorlaatfilter geldt voor het verlies ( demping ) L = 10 Log ( 1 + 1^2 ) = 3,01 dB.
Een octaaf verder L = 10 Log ( 1 + 2^2 ) = 6,98 dB.

Ps; ik denk dus dat je nu op het - 3 dB punt je marker heb staan ga eens naar 38.71 kHz.
Typo hersteld :D

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
Frederick E. Terman

Honourable Member

Henk, wil je alsjeblieft correct haakjes plaatsen. :)

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Henk, waarom gebruikt u 10log, wanneer je met spanning (-verhouding) meet gebruikt men 20log om de spanning in decibel om te rekenen.

"tijd is relatief"
EgbertG

Special Member

Ok, dus 6 dB per octaaf voor RC/RL en 12 dB voor LC!

Schaal is 3 dB per divisie en frequentieschaal lineair

Fijn dat t item voorbijkomt t.a.v. 10 of 20log(). Ik meet dit op
een network analyzer en die meet natuurlijk het uitgangsvermogen
in dBm.....

Slaat de 6dB dan wel 12dB op spanning of vermorgenverhouding?

Dit is LC filter met 100uH en 0,6 uF .. ik geloof wel dat ik hier
de 12 dB zie vanaf 100 Khz tot 200 Khz

[Bericht gewijzigd door EgbertG op 30 oktober 2020 14:05:15 (16%)]

Ha Martin V,

Dat is een goeie van jou had ik moeten vermelden zo iets als... Omdat jij het in decibel wil uitdrukken en in vermogen meet.
Maar ik denk dat @EgbertG het antwoord zelf al gegeven heb.

@EgbertG,

Hier ben ik even de kluts kwijt :?
Als je het - 3 dB punt in vermogen uitdruk is het 10 Log 0,5 en in spanning 20 Log 0.707.
Maar zoals ik al in het begin zij althans dat hoop ik gaat het er om dat daar waar de weerstand en de reactantie de zelfde waarde hebben je een spanningsdeler heb gemaakt !

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

het is inderdaad 20log() als het om spanningsberekeningen gaat.
tip:
http://www.sengpielaudio.com/calculatorVoltagePower.htm

en wat betreft de dB schaal, dat is in dit geval een lineaire weergave van een logaritmische spanning. vermogen staat hier helemaal los van (daar is die 10log voor).

[edit]
henk gaf het antwoord al toen ik tijdens het typen in slaap was gevallen :+

[Bericht gewijzigd door wielklem op 30 oktober 2020 14:52:21 (13%)]

RTFM, dan pas vragen...
EgbertG

Special Member

OK, dus bij grofweg 22Khz moeten de 0,6uF en de 100uH ongeveer gelijk zijn.
Even de calculator erbij

Hmm.... lijkt er op dat de condensator factor 10 groter mag ... maar gevoelsmatig 6 uF parallel aan je speaker ....

[Bericht gewijzigd door EgbertG op 30 oktober 2020 14:20:52 (37%)]

Ha EgbertG,

Welke waarde bereken je dan uit het hoofd ≈ 12 Ω hang me er niet aan op O-)

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
EgbertG

Special Member

Ik had inderdaad 12 ohm inductie en 120 ohm voor capaciteit

Ha EgbertG,

Nee volgens mij heb je ook 12 Ω voor de capaciteit....
Xc = 1 / 2 π f c = 1 / 6,28 x 22000 x 0,6 µF =
1 / 6,28 x 22 x 0,0006 = 1 / 0,0828 = 12 Ω

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
EgbertG

Special Member

Je hebt gelijk!

Filter klaar voor de PWM versterker!

Het leermoment was dus dat ik andere getallen in mn hoofd
had voor de steilheid!

Dank

Frederick E. Terman

Honourable Member

Op 30 oktober 2020 13:09:50 schreef Martin V:
Henk, waarom gebruikt u 10log, wanneer je met spanning (-verhouding) meet gebruikt men 20log om de spanning in decibel om te rekenen.

Bij spanning 'hoort' 20, maar in de formule hoort ook nog een wortel. Door de wortel weg te laten, en de 20 te halveren, kom je op hetzelfde uit.
Zelf zou ik het niet zo noteren, omdat het verwarrend is, zoals blijkt:

Op 30 oktober 2020 13:52:13 schreef EgbertG:
Slaat de 6dB dan wel 12dB op spanning of vermorgenverhouding?

Dat bedoel ik dus; dat mag niet eens een vraag zijn.

(Het hele '20 log(U2/U1)' verhaal voor spanningen is trouwens niet fijn, omdat dB's bij vermogen horen, niet bij spanning.
Wie in die 20log gelooft, gelooft ook dat een transformator een versterker is, of dat 1 V over 4 ohm evenveel vermogen is als 1 V over 20 kΩ. Beide is natuurlijk fout.
De 20 log is prima als je precies weet hoe alles werkt, maar anders kun je beter via vermogen werken en dan 10 log(P2/P1) gebruiken - dat klopt namelijk wél altijd.)

Op 30 oktober 2020 14:43:03 schreef EgbertG:
Filter klaar voor de PWM versterker!

Wat heb je nu uiteindelijk gemaakt? Zomaar een LC-combinatie voor de luidspreker gezet? Wat is de luidsprekerweerstand?

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

ehm, ik zal wel even wat missen, maar waar in de dB = 20*log10(V2/V1) kom jij die

tegen?

en als ik dan toch aan de azijn zit; dB wordt zowel voor spanning als voor vermogen gebruikt. Die term is niet alleen voorbehouden aan de zendamateur....
Ja het is wat verwarrend, maar c'est la vie.

dan heb ik het nog niet eens over de mV/Pa berekeningen die je oren kunnen laten fluiten ;)

[Bericht gewijzigd door wielklem op 30 oktober 2020 17:00:06 (59%)]

RTFM, dan pas vragen...
Frederick E. Terman

Honourable Member

Die wortel zit in de filterformule voor een enkel RC-lid, waarvan @electron920 uitgaat:

Uu/Ui = 1/√ (1+ (ω/ω0)2)
(waarin ω0 = 1/(2πRC)

A(dB) = 20 log10(Uu/Ui) = 20 log10 [1/ (1+ (ω/ω0)2)]
= 10 log10 [1/(1+ (ω/ω0)2)]

(Henk vergat de omega-nul).

--
De dB is een logaritmische maat voor vermogensverhouding.
Dat wij 'short cuts' gebruiken, waarbij we in plaats van het kwadraat uit te rekenen, de logaritme maal 20 nemen in plaats van maal 10, is handig maar voor beginners verwarrend.

Waar het op neer komt, is dat de 'short cut' alleen geldig is als de inwendige weerstand van de bron en die van de verbruiker gelijk zijn. En uitgerekend hier, met dat LC PWM-filter, is dat niet het geval: de versterker heeft een heel lage inwendige weerstand, maar de luidspreker is blijkbaar 8 ohm.
(En als de luidspreker niet 8 ohm is, kloppen de waarden van het filter niet. Dit is weer zo'n 'singly terminated' filter; grappig, want jaren hoor ik er niets over, en nu tweemaal in een paar dagen! :))

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

fair enough
RC inderdaad niet meegenomen |:(

RTFM, dan pas vragen...