Dual Passive Low Pass Filter 100Hz -1KHz

blackdog

Golden Member

Hi!

Tja weer wat, erg he... ;-)

Bij het uitzoeken van opamps loop ik steeds tegen ruis aan, en dan wel zo sterkt dat ik de DC eigenschappen van de gekozen opamp lastig kan inschatten.

Ik ben een aantal moderne opamps aan het testen en dit zijn choppers, Auto Zero en een aantal ouderwetse maar zeer goede opamps zoals de LT1012AC.

De Auto Zero en de Choppers zijn allemaal anders wat betreft het stoorsignaal aan de uitgang.
Dit stoorsignaal is grotendeels niet van invloed op mijn schakelingen, maar ik wil b.v. de signalen beneden de 100Hz een beetje kunnen inschatten.
De opamps test ik in een basis schakeling die 1000x versterkt en deze meetschakeling heeft een DMM uitgang en een scoop uitgang.
De scoop uitgang gebruik ik het meest, omdat je daar mooi de drift en 1/f ruis mee kan zien.
Maar bij de Chopper en Auto Zero opamps is er erg veel prut aanwezig op het signaal en dat maskeert het gene waar ik naar wil kijken.

Dus ik had er vanmiddag schoon genoeg van tijdens het testen van een aantal opamps!
"Mijn Koningkrijk Voor Een 12dB/Oct Passief Filter" *grin*

Daar is hij dan, de anti hoofdpijn noise verdelger...
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-00.png

Na wat zoeken kwam ik deze website tegen waar ik het filter mee gemaakt heb.
http://www.falstad.com/circuit/e-filt-lopass.html

Waar heb ik rekening mee gehouden.

Het is een blijft een passief filter, dus gevoelig voor aanstuur en afsluit impedanties.
Hij is bij mij in eerste instantie bedoeld als filter achter mijn opamp tester.
Deze heeft een Ri van iets minder dan 50 Ohm, en de scoop is 1M met in verhouding lage capaciteit (de kabel naar de scoop is meer).
De condensatoren aan de uitgang zijn zo groot t.o.v. de meetapparaten die op de uitgang worden aangesloten,
dat de ingangs capaciteiten van deze meetinstrumenten niet belangrijk zijn.

Ik het de twee weerstanden zo gekozen dat voor DC de Ri 10K is (1K+9K in serie)
De 1K heb ik gekozen om de opamp niet te veel te belasten en de condensatoren niet te groot te laten worden,
zodat het geheel in het kastje paste dat ik er voor heb uitgekozen.

Het Pomoa kastje en bijna alle onderdelen die er in moeten, de weerstaden had ik op dat moment nog niet opgezocht.
De onderdelen zal allemaal beneden de 1% geselecteerd, kleine moeite voor het beste resultaat!
Kijk ook naar de verhoudingen van de weerstanden, het tweede filter is 10x zo hoog in impedantie,
hierdoor wordt het eerste filter minder belast en wordt het geheel wat nauwkeuriger wat flanken betreft.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-03.png

Tada! alles zit in het kastje en het werkt ook nog :-)
Hier nog niet met alle schoefjes er in om dat ik net klaar was met solderen.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-04.png

Hoe perfomt dit filter nu, ik zou zeggen werp een blik op onderstaande foto's...

1KHz filter ref 100Hz.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-05.png

1KHz filter ref 1KHz, ik zit er bij de TEK DMM4050 dan 0,08dB naast, dat is minder dan 1%.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-06.png

1KHz filter ref 10KHz, demping is hier ruim 31dB.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-10.png

100Hz filter ref 10Hz.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-07.png

100Hz filter ref 100Hz, niet meer dan 0,06dB error.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-08.png

100Hz filter ref 1000Hz, meer dan 31dB demping.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-09.png

En dan nu een voorbeeldje, het gaat hier om een LT1250 wat Linear omschrijft als een Zero-Drift Low Noise Amplifier.
Dit plaatje is de testversterker uitgang direct gekoppeld aan de scoop.
Het dominante signaal is goed zichtbaar en is rond de 5KHz, bij 50uSec tijdbasis instelling.
Ik was vergeten de probe instelling van de scoop aan te passen, je zal dit zelf door 1000 moeten delen.
Dus 1mV is in werkelijkheid 1uV!
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-11.png

Nu bij 10mSec tijdbasis en de ruis is hier dus Piek Piek 40uV.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-12.png

Nu met het filter op de 1KHz stand, dat is al een stuk rustiger.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-13.png

Met het 100Hz filter en nu 1uV/Div kijk, nu komen we ergens ;-)
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-14.png

Alleen nog even een klein labeltje maken op het dekseltje en dan is het klaar.
Graag hoor ik weer jullie opmerkingen.

Groet,
Blackdog

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.

Ha blackdog,

Dat valt inderdaad niet mee om de ruis onder controle te krijgen dat is ok het probleem aan deze kant.
Het versterkertje waar ik mee begonnen ben kan ik met bestaande meetapparatuur niet meten en dan begint de ellende :'-(
Ik heb een ontwerp gemaakt met de ADA4522-2 dit is een chop(in) chop(out) als je dit niet gebruikt gaat het helemaal niet maar ook dit is niet goed genoeg.
Nu heb ik een discrete opamp ontworpen deze gebruik ik eigenlijk voor de ULF meetversterker ik laat hier 1.2uA collector stroom lopen in een compound versie.
Ook ik heb in deze versterker filters jou filter is misschien goed genoeg in de opstelling die je voor ogen heb maar ik zal veel dieper moeten.
Als ik je meetgegevens bekijk denk ik dat je op de bodem zit ik kan alleen niet overzien wat je bodem legt de meetopstelling of overspraak tussen in en uit van het filter.
Ik gebruik in mijn filter (dit is ook 100Hz LP) 2 keer een spoel een van 12H en een van 15H dan meet ik op 1000Hz -82dB maar die spoelen passen niet in je kastje :(
Verder blijft het een moeilijk verhaal om zeg op 0.001Hz iets zinvols te zeggen.
Dit speelt uiteraard als je over een lange tijd metingen doet short term zie je dit niet.

Groet Henk.

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

Golden Member

Hi,

Het labeltje zit er op en het filter hier in actie samen met de offset meetversterker kastje.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-15.png

Er is nog wel iets waar je op moet letten als je met "relatief" hogere weerstanden werkt, en dat is de DC weerstand van 10K en het middelen dat het DC punt verschuift.
Maar zoals altijd, ken je meetinstrumentarium!

Project is klaar, nu gaan bepalen welke opamp ik voor het aansturen van de Black Body het meest geschikt is.

Groet,
Blackdog

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
blackdog

Golden Member

Hi,

Nog een kleine toevoeging bij mijn passieve Low Pass filter.
Ik wou toch wel zien hoe goed of slecht het filter was behalve de paar meetpunten op de foto's hierboven.

Natuurlijk kan ik het plaatten op het scherm van mijn Audio Precision maar ik hou van ouderwets handwerk, af en toe dan. :-)

Ik heb de filter grafieken over elkaar gelegt om de verschillen te kunen zien...
Die zijn er niet, de afwijkingen zijn zo klein onderling dat ik dit niet normaal kan wergeven op het logpapier.
Ook niet als ik het inzoom, de meeste waarden zitten binnen 1% van elkaar van het 100Hz en het 1KHZ filter.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-16.png

Ik had al aangegeven dat dit filter is bedoeld voor het aansturen van 1M of hoger meetinstrumenten ingangen zoasl moderne DMM's en osciloscopen.
Ook ouderwetse AC milivolt meters die deze ingangs impedantie hebben of hoger werk het filter goed bij.
Ik heb het filter getest met de HP3400A en dat werkt natuurlijk goed door de 10Meg ingangsweerstand en tussen 20 en 50pF ingangs capacitijd.
De meeste testen heb ik gedaan met de TEK DMM4050 deze is 1Meg + <100pF
De Keysight 34461A heeft wat ingang betreft de zelfde specs.
Ook de Fluke valt onder de zelfde spec's.

Voor de gene die een ander kantelpunt willen, het makelijkste is de condensatoren aanpassen.
Nu is bij mijn hoogste bereik (1KHZ) de 10nF ruim dominant over de ingangs impedantie van het meetinstrument dat je op het filter aansluit.
Ik zou niet verder gaan dan 8KHz en max 10Khz, daar dan de ingangs impedantie van het meetinstrument meer kan gaan meespelen.

De andere kantop, omlaag dus, is geen probleem, met 4,7uF en 0,47uF kom je aan 22Hz als kantelpunt.
Voor het meten aan spannings referenties bouw ik er nog een met 10uF en 1uF als een vast 10HZ low pass filter.

Genoeg gebaseld over filters, het is snurktijd ;-)

Groet,
Blackdog

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
haasje93

Golden Member

Ha Blackdog,

Mooi klein projectje!
Goede informatie erbij, daar leer ik weer van, Danku!

Groeten Christiaan

If a cluttered desk is a sign of a cluttered mind of what than is an empty desk a sign?
blackdog

Golden Member

Hi haasje93,

Dank je!

Ik zal het 10Hz filter hier ook laten zien, jammer genoeg niet nog zo'n mooi Pomona doosje (rond de 40 Euro) liggen maar wel nog andere met BNC naar BNC aansluitingen.

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
blackdog

Golden Member

Hi,

Vandaag maar direct het tweede filterkastje gemaakt anders wordt dat weer uitgesteld... :-)

Dit is het schema en de eerste foto van de opbouw.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-17.png

4x 10uF met links de condensator om hem op totaal 40uF te brengen.
Deze condensatoren zijn 10% en ik kon niet in een keer 40uF maken met mijn hoeveelheid die ik op voorraad had.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-18.png

Alles aan elkaar verbonden met vertind montage draad.
De rechter weerstand die naar de male BNC loopt is 4x 1K en dat geeft 250 Ohm als resultaat.
De linker weerstand is 2.251K.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-19.png

Hier is de twee condensator zet te zien die uiteindelijk 4uF is.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-20.png

Dit is een filter waarbij de weerstands waarden afwijken van het eerste filter kastje.
Dat komt omdat ik minder DC fout wou hebben en het kan omdat dit filter bedoeld is om laag Ohmig aangestuurd te worden direct uit een voeding of spannings referentie.

Bij aansturing met 50 Ohm treed er ongeveer een fout op van 5%, maar dat is voor de meeste ruismetingen niet zo van belang, als je er maar rekening mee houd.

Groet,
Blackdog

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
blackdog

Golden Member

Hi,

Ik heb nog even een net schema gemaakt voor mijn documentatie met de juiste componentenwaarden.
De waarde op het notitie papier klopt niet helemaal, maar van het schema hieronder wel.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-21.png

Ook nu weer door selectie van de componenten, is de theorie goed benadert.
Ik heb 4x een 1K 1% weerstand gepakt uit de weerstand doos en deze 4 draads gemeten, toevalig de eerste greep al ruim binnen de 1%.
De gemeten waarde was 249,48 Ohm wat ongeveer -0,21% afwijking is.
De eerste 2K21 die ik uit de doos pakte bleek 2,25202 KOhm te zijn, wat een afwijking is van +0,09% is van de waarde die ik nodig had, soms zit het mee :-)

Moet het nu allemaal zo precies voor dit filter, nee dus...
Maar als je de materialen heb liggen en er een klein beetje moeite voor doet, kan je dus zeer goede eigenschappen behalen en ik vind dit leuk om te doen.
Middelmatigheid en het is wel goed genoeg..., is de norm in deze wereld, daar doe ik niet aan mee.
Ik lever graag wat meer inzet om mooiere producten/schakelingen te krijgen. :-)

Verder heb ik nog gezocht naar het materiaal van Radiall waar dit filter in gebouwd is.
Het heeft dit typenummer: Radiall 280 874 en ik heb ook nog een doostje dat de helft minder lang is en dat is: Radiall 280 873
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-22.png

Er zijn hier nog een aantal van die kastjes aanwezig, dus heb ze niet nodig, maar vind het wel vreemd, dat er weinig over te vinden is...
Verder dank ik Willem hier nogmaals (oud collega) die mij 20 jaar geleden een doos deed toekomen vol met dit soort spul, ben er nog steeds bij mee.

Groet,
Blackdog

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.

Ha blackdog,

Ziet er strak uit op deze manier ze zijn inderdaad erg makkelijk om iets afgeschermd in te bouwen ik gebruik ze van Suhner.
Zijn de filters specifiek bedoeld om na de chopper te schakelen?

Groet Henk.

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

Golden Member

Hi Henk :-)

De filters zijn niet speciaal voor Chopper of Auto Zero versterkers maar wel handig om de schakel signalen weg te filteren.

Het tweede filter dat ik hier heb laten zien is bedoeld om laag Ohmig te worden aangestuurd, dit omdat de eerste weerstand laag Ohmig is gekozen.
Wat ik al eerder zij om de DC weerstand van het geheel zo laag mogelijk te houden om de DC fouten te beperken.

Het eerste omschakelbare filter werk netjes met 50 Ohm aanstuur impedantie en wat mij betreft redelijk universeel toepasbaar.

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
blackdog

Golden Member

Hi,

Dit is een aanvulling op mijn passieve filters, het onderstaande filter heeft een schakelbaar kantelpunt van 20KHz of 100KHz.
Ook deze keer is het filter bedoeld om gebruikt te worden met een hoog Ohmig meetinstrument zoals een scoop of een AC mV meter.
Bij een goede DMM is het ook mogelijk dit filter toe te passen.

Het pijnpuntje is het 100KHz filter, ik wil het filter niet mijn D.U.T. te veel laten belasten,
meestal is dit echter geen probleem omdat dit filter bedoeld is om te meten aan voedingen en/of spannings referenties en dan heb ik het niet over een Weston Standard Cells.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-23.png

.
Hier is het printje als voorzien van de condensatoren die ik had geslecteerd voor dit meetinstrumentje.
Zoals gewoonlijk heb ik de onderdelen kleiner dan 1% uitgezocht.
Na het solderen heb ik dit nog even nagemeten en het klopte nog.

De weerstanden van dit filter heb ik de helft omlaag geschaald om vooral bij de 100KHz stand niet te veel last te hebben van de capaciteiten
van het meetinstrument waar dit filter op wordt aangesloten.
C4 in het schema is volgens de berekeningen 400pF(!380pF) maar door een comby uit te zoeken die bij een scoop ingangs capaciteit krijg ik tog een aardig goed 400pF totaal met de bedradings capaciteit er bij.

Het kastje wordt zo opgebouwd dat de linker zijde op de foto aan de scoop vast komt, het printje ligt dan eigenlijk verkeerd om,
omdat de 400pF(!380pF) condensatoren zich rechts op het stukje print bevinden.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-24.png

.
Als ik het printje netjes afzaag past het precies in het kastje.
Hoe ik de weerstanden monteer weet ik nog niet, misschien direct aan de schakelaar en de connectoren, dit zoek ik later uit.

Later deze week meer over dit meetkastje!

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
blackdog

Golden Member

Hi,

Update van het 20KHz, 100KHz 12dB/Oct filtertje.

Natuurlijk weer een foutje gemaakt, niets menselijks is mij vreemd. 8)7
Dit is het correcte schema.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-25.png

.
Deze muts was vergeten ook de weerstanden te schalen, dus uiteindelijk is nu de ingangs impedantie van het filter lager geworden.
Maar wat ik al aan gaf, dit filter wordt voornamelijk voor ruismtingen aan voedingen gebruikt en die voedingen zijn laag in uitgangs impedantie dus een beetje belasting van het filter is niet van belang.

Het filter doorgemeten met de 34461A DMM bij 20KHz en 100KHZ binnen 0,1dB van de nu goed berekende componenten waarden.
Het filter werd met 25Ω als impedantie aangestuurd.

Uiteindelijk is het filter gebouwd in een iets groter kastje, het gebruikte kastje heeft wel wat extra gaatjes in de behuizing,
maar i.v.m. de lage frequenties is dat verder niet van belang.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-26.png

.
De hier reeds gemonteerde weerstand is nog van de verkeerde waarde en dat is hier 500Ω.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-27.png

.
Op de voorgrond de filter condensatoren.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-28.png

.
Hier is het printje op een stukje koperprint gesoldeerd en alle bedrading is nu aangebracht en ook de juiste weerstanden zijn hier gemonteerd.
De zwarte draadjes links en rechts zorgen voor de massa verbindingen en zitten vast aan de moer van de schakelaar die weer met een tandring tegen het kastje vast zit.
Rechts is de uitgang en kan direct op de scoop ingang of AC meter gemonteerd worden, dit natuurlijk zonder BNC kabel, daar deze de capaciteit aan de uitgang verhoogt!
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-LowPass/Passive-Filter-29.png

.
Ik heb geen labeltje gemaakt maar met een viltstift de 20KHz en de 100KHz gemarkeert.
Dit omdat het maken van mooie labeltjes voor nu te veel tijd kosten.

Klaar!

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.

Alweer een simpel doch effectief stukje gereedschap. :)
Als het frequentie plaatje net zo mooi verloopt als bij de vorige, is het een prima low pass filter.

blackdog

Golden Member

Hi,

Titatommeke, het filter meette ruim voldoende met 25Ω aanstuur impedantie, deze waarde zorgt er wel voor dat het eerste deel iets lager in kantelpunt komt te liggen,
maar het tweede deel heeft hier geen last van, totaal is deze afwijking door de gebruikte aanstuur impedantie niet van belang.

En dit is nog een passief filter, ik heb hier de warden wat hoger gekozen omdat dit kan bij dit filter, en ik heb het over een 50Hz notch filter.
Dit filter is b.v. goed toepasbaar bij de metingen die gedaan worden aan gelijkrichters en dat je met b.v. de scoop naar het ringen van de trafo wilt kijken.
Ook hier zal je weer rekenning moeten houden met de ingangs impedantie van het filter.
Als je naar de ruis van een voeding wilt kijken maar de brom is nogal dominant, dan kan dit filter je ook helpen je ruis beter te meten.

De NOTCH ligt dus rond de 50Hz en door het trimmen met kleine condensatoren of een extra parallel weerstand kan je hem op precies 50Hz trimmen.
De getoonde componenten waarden waarden zijn een uitgangspunt.
Met een moderne functie generator is het heel makkelijk het filter te tunen.
Maar... maak je ze zelf niet gek, de netfrequentie zwabbert een beetje.
Bij 50 Hz moet als je de componenten uitzoekt minimaal -40dB mogelijk zijn bij 50Hz.

Ook deze keer heb ik gebruik gemaakt van de JAVA APP van Falstaf om de eerste opset te doen.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-Notch/NA-Passief-Notch-50HZ-01.png

.
De condensatoren die ik heb gebruikt zijn allen 0,15uF, en via de RCL meter heb ik uit een handvol van deze condensatoren drie setjes samengesteld.
Ook nu was het uitgangspunt de waarden beneden de 1% afwijking te maken.
Hier worden 4 condensatoren parallel getest om aan 0,6uF te komen.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-Notch/NA-Passief-Notch-50HZ-02.png

.
Dit zijn de uitgezochte waarden die rond de 50Hz moeten uitkomen en deze zet ik op een breadbord om het verder te tunen als nodig.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-Notch/NA-Passief-Notch-50HZ-03.png

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
blackdog

Golden Member

Hi,

Na weer een vermoeiende dag werk dat verder goed liep was het deze avond tijd voor wat electronische ontspanning.

Ik had vanochtend al de componenten dus uitgezocht om zo dicht mogelijk bij de 50Hz notch frequentie te komen.
De notch met de onderdelen op het breadbord geprikt zat op 48,1Hz, en dan ruim 40dB demping van de 50 Hz.

Dit was wat mij betreft wel in de buurt maar niet goed genoeg, ik wil tussen 49 en 51Hz wel minimaal -40dB demping hebben.
Met mijn trimcomponenten geplaatst voldoe ik hier nu net aan.

Met mijn trimcomponenten geplaatst zit de diepste nots op 50,085Hz en de notch diepte is dan ruim -72dB!
Maar eerst het schema met mijn trim componenten, als een van jullie zoiets zouden bouwen hangt het er niet vanaf of je frequentie te hoog of zoals bij mij te laag is.
Als de frequentiete laag is dan pas je de rode trim weerstanden toe zoals het schema hier onder, de waarden van de rode weerstanden zullen anders zijn voor jullie uitgezochte componenten.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-Notch/NA-Passief-Notch-50HZ-04.png

.
Dit is de maximale notch diepte meting op de analyzer, hij laat hier alleen niet de frequentie zien, maar die is zichtbaar op het volgende plaatje.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-Notch/NA-Passief-Notch-50HZ-05.png

.
De generator instelling bij maximale notch diepte, sorry voor de slechte foto.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-Notch/NA-Passief-Notch-50HZ-07.png

.
Hier is de opstelling te zien op het breadboard, de rode klem van d Analyser ziet vast aa neen vande trim weerstanden van 280K,
direct er boven is de tweede trimweerstand te zien, net boven de zwarte klem is het bruine bandje van R3 de 120K trimweerstand te zien.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-Notch/NA-Passief-Notch-50HZ-06.png

De weerstanden gaan weer in groepjes in zakjes zodat ze net zo gemonteerd op waarde worden zoals op het breadboard.
De condensaoren waren al gemerkt dus dat werk is al gedaan.

Dus zoals ik al eerder heb laten zien, met een klein beetje extra werk zoals hier het selecteren van componenten en daarna nog een beetje trimmen
kan je zeer mooie electronica projectjes bouwen.
Dit filter doet het veel beter dan in de vele handboeken vermeld staat, meestal -35 a -40dB.

Doe er je voordeel mee! :+

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
blackdog

Golden Member

Hi,

Vanmorgen nog een laatste meting gedaan aan het 50Hz notch filter.
Ik wou weten wat de impedantie is aan de ingang van het filter over een flink deel van het instressante frequetie gebied.
En hieronder een sweep van 10Hz tot 20KHz.

Dit is dus een impedantie sweep van 10Hz tot 20KHz bij en lichte belasting aan de uitgang van het filter, incl meetkabels.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-Notch/NA-Passief-Notch-50HZ-08.png

.
De cursor staat bij 50Hz en daar is de impedantie dus 10K en deze loopt bij lagere frequenties steeds verder op tot boven de 20K,
wat de max. meetwaarde is van het meetinstrument bij deze functie.
Er is ook wat impedantie afval te zien boven de 10KHz, dat is niet het meetinstrument, maar de meetkabels aan de uitgang van de Analyzer en de meetkabel aan de ingang van de Analyser.
Bij gebruik van een korte verbinding en een 2K2 weerstand op de generator uitgang is de frequentie sweep kaarsrecht.
Het horizontale stuk heeft een impedantie van ongeveer 2K6.

.
Hier is zichtbaar dat het aantal meetpunten dat voorhanden is bi jde gebruikte instelling, niet voldoende is om de optimale dip goed weer te geven.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-Notch/NA-Passief-Notch-50HZ-09.png

.
Nu heb ik het frequentie gebied nog kleiner gemaakt, 32,5Hz tot 100Hz en nog steeds is het diepste punt nog niet zichtbaar.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-Notch/NA-Passief-Notch-50HZ-10.png

.
En dit is bij een heel klein frequentie gebied en dat is van 48Hz tot 52Hz, dan is bijna hier diepste punt te zien welke -72,6dB was vanochtend.
Op deze foto is -70,65dB te zien als diepste punt.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-Notch/NA-Passief-Notch-50HZ-11.png

.
De rede dat ik dit laat zien is deze, vertrouw niet altijd alles wat je ziet dat je meetinstrument je verteld en controleer je meetopstelling,
vraag jezelf af, ben ik wel goed bezig?

Bij de twee metingen die ik hier vandaag laat zien heb ik een meetfout boven 10KHz bij de impedantie meting door de kabel capaciteiten,
en de afval boven de 10Khz heeft dus niets met het 50Hz notch filter te maken maar is een abbaratie van de meetsetup.

He tweede punt is de hoge eisen die gesteld worden bij het grafiesch weergeven op het scherm van mijn Analyser.
De resolutie van het scherm is niet zo goed (meetinstrument is 20 jaar oud) en de resolutie van de generator in dit meetinstrument heeft niet de resolutie
om de dip in de grafiek goed weer te genven.
En als derde hebben we dan nog de voorgeprogrammeerde stapgrote per ingesteld frequentie gebied wel ik op 75 had staan, hoger is niet mogelijk.

Het is met mijn prachtige Analyzer dus niet goed mogelijk een mooie grafiek op het display te toveren. 8)7
Maar het diepste punt vande notch frequentie is wel bepaald met behulp van dit meetinstrument, alleen de Generator functie was de SDG2042X en de Hameg HMF2525.
Beide generatoren hebben een zeer hoge resolutie voor het instellen van de frequentie welke ver voor bij de Audio Presion gaan.
De Audio Presion is wel gebruikt als hoge resolutie AC mV meter en bij deze meting in de dB stand.

Dan nog dit punt, de impedantie grafiek is ook om te bepalen hoeveel AC signaal je aan de ingang van het filter zet.
De gebruikte weerstaanden moeten wel wat vermogen kunnen dissiperen, 110V AC aan de ingang lijkt mij niet een wijs plan.
Als je niet te kleine weerstanden neemt en zoals ik er een aantal van de zelfde waarde parallel zet dan moet b.v 35V AC goed mogelijk zijn.
Dat zal ik als het filter klaar is nog wat testen mee doen.

Omdat er hier geen kleine condensator waarde worden gebuikt mag het filter hier wel aan de uitgang een "normale" BNC kabel van zeg 50cm zien.

Mooi, ik hoop dat jullie er wat van geleerd hebben...
Nu dit filter in een kastje bouwen

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
blackdog

Golden Member

Hi,

Gisterenavond heb ik de componenten op een printje gesoldeerd en een kastje uitgezocht.
Dit keer geen echt HF kastje maar een kastje waar ik ook banaan bussen in kon monteren.
Hieronder is het printje zichtbaar en het voorbereide kastje.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-Notch/NA-Passief-Notch-50HZ-14.png

.
Hier is het printje gemonteerd in het kastje, en het printje zit teken de connectoren aan gemonteerd op drie plekken en zit muurvast.
Linksonder is een weerstand van 2M2 te zien die nog is toegevoegd nadat de componenten zijn gemonteerd.
Montage op een stukje print geeft altijd een kleine verandering van de notch frequentie en de diepte hiervan.
Het breadboard heet altijd paracitaire capaciteiten en relatief hoge contact weerstanden.
Mijn opbouw op het stukje pring heb ik zo gedaan dat de paracitaire capaciteiten en weerstaden zo laag mogelijk zijn.
Door het filter te meten toen het op het printje zat en was afgekoeld van het soldeer werk bleek dat ik met één enkele weerstand de notch nog dieper kan krijgen en meer precies op 50Hz met de extra weerstand.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-Notch/NA-Passief-Notch-50HZ-15.png

.
Dit is de waarde die ik meet bij een optimaal ingestelde notch frequentie met de Siglent 16Bit functie generator.
Wat er hier dus gemeten wordt is de vervorming en andere prut die uit de genrator komt bij de hier gemeten banfbreedte van 22Hz tot 22KHZ.
Natuurlijk heb ik ook geprobeerd de generator uit de Audio Precison meetset te gebruiken, maar deze heeft niet de resolutie van een tienduizendste Hz
die nodig is, de demping bleef dan hangen rond de -75dBr bij een zo goed mogelijk ingestelde frequentie.
Wat daarbij wel opviel dat er geen prut aanwezig was in het meetresidu.
Mijn schatting is dat optimaal afgeregeld -100dBr haalbaar zou zijn.
Dat betekend wel dat er helemaal niets mag veranderen, ook je adem moet je inhouden *grin*
De oudjes onder jullie kennen misschien nog de oude Audio vervormings meters die de zelfde tecniek gebruiken van het nullen van de eerste harmonische.
Gek werd je van de drift van je oscillator, je bleef trimmen, dan heb ik het makkelijk met mijn moderne apparatuur die xtal gestuurd is.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-Notch/NA-Passief-Notch-50HZ-16.png

.
Op deze frequentie had ik de optimale "0" te pakken heden ochtend, natuurlijk is deze frequentie afhankelijk van de drift van de onderdelen over tijd en temperatuur.
Ik wil alleen maar laten zien wat mogelijk is bij het een beetje selecteren van onderdelen en een nette opbouw.
Hiervoor is echt geen Audio Precison meetset nodig van 10.000€, dat kan ook met en AC mV meter (goede DVM kan ook) en een moderne functie generator.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-Notch/NA-Passief-Notch-50HZ-17.png

.
Daarna was het tijd voor een labeltje op het kastje, hier is een A4tje zichtbaar met 4-stuks en een rolletje plastic folie.
Het label is met MS Publisher gemaakt.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-Notch/NA-Passief-Notch-50HZ-19.png

.
Het label is met een dun laagje hobby lijm op het deksel geplakt en aande linker onderhoek is te zien dat de inkt bij gebruik van het oude foto papier
dat ik heb gebruikt heb begint uit te lopen.
Op mijn bestellijstje staat reeds modern goed fofo papier dat bij mijn printer past, voor nu vind ik het mooi genoeg.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-Notch/NA-Passief-Notch-50HZ-20.png

.
Het laagje plastic is hier zo goed mogelijk op het label aangedrukt en heb ik daarna strak om de randen heen gewreven.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-Notch/NA-Passief-Notch-50HZ-21.png

.
Tada, KLAAR!
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-Notch/NA-Passief-Notch-50HZ-22.png

Het filtertje zo afgebouwd voldoet aa nde eisen die ik stelde en dat waren deze: minstens 40dB demping tussen 49 en 51Hz.
Dat ik veel hoge demping haal op vrijwel perfect 50 Hz is verder niet zo van belang i.v.m. de instabiliteit van de Netfrequentie.
De filter componenten zijn zo gekozen dat de Ri van het filter niet te laag is zodat bij een 50Hz signaal de belasting laag is en hierdoor tot zo'n 30V AC bruikbaar is.
Dat is dus alleen onder de 100Hz, gebruik je het filter boven deze frequentie dan wordt de dissipatie in de gebruikte weerstanden steeds hoger.

Het filter is ontworpen/bedoeld om metingen te doen aan voedingen en referenties en hier passief de 50Hz netfrequentie te filteren.
Maar je kan ook met dit filter kijken naar de rommel op het 230V net als je b.v. op een 12V wikkeling van een trafo meet met een scoop via dit filter.
Dan kan je vrij goed zien wat voor prut er op het net aanwezig is.
Als het 230V net niet te gek doet zoals vorig jaar dacht ik, dan heb je snel 60dB demping, dat is 1000x verzwakking van de 50Hz.

.
APPLICATIE!
Maar laat ik eens een toepassing buiten het meten aan voedingen laten zien.
Dit plaatje laat de meet setup zien, kleine trafo zo ingesteld dat ik bij beide metingen 10V RMS met op de trafo wikkeling.
De ingang van het kastje staat over de 10V wikkeling heen, de meetpennen die in het kastje geprikt zijn, gaan naar de DVM.
De rode en de zwarte klem aan de elco's gaan naar mijn Dummy Load die 200ma uit deze voeding trekken.

De BNC kabel gaat naar kanaal-1 van de scoop en dat is de gele trace, dat geeft dus het residu aan nadat het notch filter zijn werk heeft gedaan.
De blauwe trace is de 10V trafo wikkeling.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-Notch/NA-Passief-Notch-50HZ-25.png

.
Dit is de weergave van het filter residu zonder dat de voeding belast wordt.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-Notch/NA-Passief-Notch-50HZ-23.png

.
En hier als de voeding met 200mA belast wordt, het effect van de belasting is goed zichtbaar aan de trafo spanning zelfm maar vooral het filter residu is flink anders van opbouw.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-Passief-Notch/NA-Passief-Notch-50HZ-24.png

Daar de Netfrequentie op het moment van meten maar 0,03Hz er naast zat, is de demping van het filter zeker 60dB.
Op de laatste foto is goed te zien dat de 3e harmonische sterk vertegenwoordigt is, dat is bijna de hele golfvorm die zichtbaar is in het residu.

Bedenk zelf maar meer oplossingen en vragen, ik hoor ze graag!

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
flash2b

Special Member

Ik ben het 50Hz Notch filter ook aan het bouwen.

Ik heb C1 en C3 samengesteld uit een geselecteerde 68nF en een 220nF condensator. De resultaten zijn hieronder te zien.

C1 en C3:
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/c1%20(300nf).gifhttps://www.uploadarchief.net:443/files/download/c3%20(300nf).gif

C2 heb ik samengesteld uit 4 geselecteerde condensatoren 2x 220nF, 33nF en 100nF.

C2:
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/c2%20(600nf).gif

Het selecteren nam de meeste tijd, en zoals boven te zien is kwam niet altijd de opgetelde waarde eruit.

https://www.uploadarchief.net:443/files/download/20191116_164755_resized.jpg

Ik heb baantjes print gebruikt en kon met slechts één draadbrug en één onderbreking het schema erop kwijt. De weerstanden R2, R4 en R6 zijn nog niet getrimmed. Ik heb voor R2 en R6 12KΩ en R4 5,6KΩ gebruikt. Daar komen nog weerstanden aan parallel om naar de 50Hz te tunen.

Boven:
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/20191116_164735_resized.jpg
Onder:
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/20191116_164715_resized.jpg

Morgen heb ik hopelijk tijd om de trim weerstanden te bepalen. Ik heb géén Audio Precision, maar wel een goede millivolt meter.

Uiteindelijk wil ik het geheel ook in een kastje stoppen met banaan in en BNC uit, net zoals Blackdog.

blackdog

Golden Member

Hi flash2b,

Leuk dat je dit filter ook bouwd!

Tipje, maak voldoende massa verbindingen, maak meerdere verbindingen met niet gebruikte baantjes om de Ri van de massa laag te maken.

Als je de onderdelen netjes hebt uitgezocht kan je dus een hoge demping verwachten na het tunen.
Ga met een zo groot mogelijk signaal het filter in, dit is voor een zo groot mogelijke S/N verhouding.
Let ook op dat je "schoon" meet, dus dat er zo weinig mogelijk bromveld in je meetomgeving.

Nog iets, als je het filter diret op je generator aansluit, dan ziet je filter een impedantie van 50Ω
Als je de genrator afsluit met 50Ω krijg je wel een wat diepere notch alleen heb je dan 50% minder signaal.
Of dit van belang is hangt af van je meetopstelling.

Alle passieve filters worden aangetast door de aanstuur en afsluit impedanties, dit niet vergeten.
Het is intressant om daar wat testjes mee te doen als het filter klaar is.

Succes,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
flash2b

Special Member

Ik ben aan het trimmen en meten geslagen. Eerst zonder enige trim weerstanden.

Bij 5Vrms in kwam er 13mVrms uit op 44.2Hz:

https://www.uploadarchief.net:443/files/download/notch1.png

Tijdens het trimmen kwam ik erachter dat de waarde van R4 in het schema hier niet klopt ! R4 is niet 5K05, maar 5K5 !! Blackdog heeft dit op de sticker wel aangepast, maar ik had erover heen gelezen. (Het schema is inmiddels aangepast)

Dat wetende heb ik parallel aan mijn 5K6 een 82K gezet, en aan de 12K ook een 82K. Hieronder is dat goed te zien:
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/20191117_112938_resized.jpg

Dit zorgde ervoor dat de notch verschoof naar 49,6Hz.

https://www.uploadarchief.net:443/files/download/notch3.png

Dit vind ik prima, want het zit binnen de 49Hz-51Hz range die Blackdog eerder vertelde.

Er zullen nog wat foto's komen als ik weer verder ben, maar voor nu ben ik tevreden.

blackdog

Golden Member

Hi flash2b,

Sorry dat ik de waarde in het schema nog niet had aangepast, dat was een typefout, want deze weerstand is de helft van de waarde van de bovenste twee weerstanden, het is nu aangepast.
Ververs de pagina maar even.

Zoals je waarschijnlijk hebt gezien op mijn plaatjes gebuit ik meerdere weerstanden om het filter te trimmen.
Vooral aan de meterkant moet je de meetkabels twisten en omder het matje waar je schakeling op ligt eem metalen plaatje leggen die je verbind met je meet massa.

Dit ter voorkoming dat je het bromveld van je meetomgeving oppikt en deze je meting te veel beinvloed.

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
flash2b

Special Member

Ik kon het toch niet laten om nóg verder te trimmen. Ik heb parallel aan R2 en R6 een 1MΩ weerstand en parallel aan R4 2 stuks 1MΩ in serie (dus 2MΩ in totaal) weerstanden aangesloten.

Die zijn hieronder te zien:

https://www.uploadarchief.net:443/files/download/20191117_140156_resized.jpg

De notch verschoof hierdoor naar 50,1Hz:

https://www.uploadarchief.net:443/files/download/notch4.png

Nu ben ik nog meer tevreden !

Vervolg stap is om een mooie metalen behuizing te zoeken waar het filter + aansluitingen in kan.

blackdog

Golden Member

Hi flash2b,

Je bent goed bezig! ;)

Hoeveel mV hou je nu ongeveer over achter het filter?

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
flash2b

Special Member

Van de 5Vrms hou ik 18mVrms over.

(ik heb nog geen afscherming gebruikt, dus die waarde wordt waarschijnlijk nog lager)

[Bericht gewijzigd door flash2b op zondag 17 november 2019 14:45:43 (45%)

blackdog

Golden Member

Hi flash2b,

De waarde is goed maar kan beter, je zit dan nu rond de -50dB demping.
Uiteindelijk moest ik naar waarden boven de 1M om die hel diepe notch te halen.
Je kan het ook zo laten als je -40dB haalt van 49 tot 51Hz dan is dat mooi zat.

Je kan dit filter zoals ik al een beetje heb aangegeven ook als vervormings meter zien.
Hou er wel rekining mee dat dit geen actief filter is en dat als je de frequentie karakteristiek uittekend
je kan zien dat vooral de 2e harmonische ook wat gedempt wordt.

Wil je van de demping van de 2e en derde harmonische af, dan kan je de active versie van mijn 50Hz notch filter bouwen met een dual fet opamp.

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.