Verstärkerstufe oder Filterstufe - was genau steckt dahinter

Guten Abend!

Hier ist ein Teil einer Verstärkerstufe einer Schaltung aus dem Netz [1]. Größtenteils habe ich alles davor umdesignt. Auf der linken Seite am Eingang liegt ein Niederohmiges stark verstärktes Differenzsignal (aus EKG ableitung) _ohne_ DC-Offset vor. Die höhe der Amplitude müsste ich jetzt schätzen. so irgendwas um die 1V vll.

Das Signal was links reinkommt ist mit einem Tiefpass 1. Ordnung mit Grenzfrequenz bei ca 45Hz gefiltert. Man sieht die Netzspannung (50Hz) am Oszi an dieser Stelle also nicht mehr als irgend eine Zacke, sondern als einen ziemlich runden und glatten Sinus. Das Nutzsignal des EKGs liegt mit seiner SpitzeSpitzeSpannung bei geschätzen 1/5 des Sinus. Also um ca 80% kleiner als der Netzbrumm. Jetzt hätte man natürlich die Möglichkeit das Signal so einfach aufzunehmen und Digital die 50 Hz rauszunehmen.

Jetzt gibt es nur ein Problem. Die originale Schaltung aus dem Netz reagiert extrem empfindlich auf DC-Spannungen am Eingang. Mein Redisign ist da jetzt wesentlich unempfindlicher geworden.

Die originale Schaltung hatte aber auch einen Vorteil. Der Netzbrumm wurde in der originalen Schaltung _viel_ besser unterdrückt. Deshalb mal folgende Frage:

Aus der originalschaltung habe ich alle Teile, die für die bessere 50Hz unterdrückung nicht zuständig sein können eliminiert. Lediglich dieser [1] Teil bleibt übrig.

Kann in dem Schaltbild jemand spezielle Filter (möglichst mit Namen) identifizieren, dass ich danach mal googlen und mich etwas schlaumachen könnte oder so? Genial wäre natürlich wenn jemand direkt Übertragungsfunktionen kennt, aber mir werden Filternamen warscheinlich auch schon sehr weiterhelfen.

[1]
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MfG,

Markus

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Markus
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Markus schrieb:

Was habe ich Dir über OP-Schaltungen erzählt? Hint: Mit den da gemachten Annahmen liegen Eingänge und Ausgang der OPs je auf selbem Potential. Dann kannst Du ein Ersatzschaltbild zeichnen.

Gruß Henning

--
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Henning Paul

"Henning Paul"

Das ist schon klar, aber mir kommen die Schaltungsanordnungen irgendwoher bekannt vor. Dafür gibt es doch sicher Namen oder nicht?

MfG,

Markus

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Markus

Dat sind doch bloss zwei aktive Tiefpässe 2. Ordnung hintereinander?! Möchtest Du jetzt, dass jemand aus den Bauteilewerten rekonstruiert, welcher Charakteristik das am nächsten kommt? Ü-Fkt. kannst Du Dir doch eben mit PSpice plotten, und wenn Du es unbedingt analytisch brauchst (wozu?): Buch konsultieren oder Laplace üben, notfalls transfomieren, mit Matlab gucken, wie weit Deine selbsthergeleitete Ü-Fkt von der Simulation entfernt ist - abendfüllendes Programm. Aber was zum Geier hast Du mit einer Standardschaltung angestellt, was Dich behaupten lässt, daran sei irgendwas besser als vorher?

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Stefan Huebner

"Markus" schrieb im Newsbeitrag news:443d2695$0$11069$ snipped-for-privacy@newsread4.arcor-online.net...

Hallo Markus,

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Das sind zwei hintereinandergeschaltete Tiefpassfilter zweiter Ordnung mit Einfachmitkopplung, auch bekannt unter der Bezeichnung 'Sallen-Key'-Schaltung.

Wenn man die Schaltung anders zeichnet, erkennt man die Grundschaltung leichter. Übrigens würde ich da keinen LM324 verwenden.

Gruß, Alexander

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Alexander Doerr

"Alexander Doerr"

Wie brav Google da plötzlich brauchbare Links ausgibt.. :)

MfG und danke,

Markus

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Markus

Wie baut man eigentlich einen analogen Tiefpass mit einer Ordnung größer 2? Geht das mit nur _einem_ Tiefpass oder ist das hintereinanderschalten mehrerer Tiefpässe die einzige Möglichkeit?

MfG,

Markus

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Markus

"Markus" schrieb im Newsbeitrag news:443d4d18$0$18264$ snipped-for-privacy@newsread2.arcor-online.net...

Hallo Markus,

2?

mehrerer

Du hast doch schon einen Tiefpass 4. Ordung gebaut, bestehend aus 2 Tiefpässen 2. Ordnung mit unterschiedlichen Eckfrequenzen. Zuerst hast du einen Tiefpass 2. Ordung, bei weiter steigender Frequenz geht es dann in 4. Ordung über.

Gruß, Alexander

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Alexander Doerr

Systemtheorie? Pol-/Nullstellendarstellung? (Faktorisierung von Zähler- und Nennerpolynom der Übertragungsfunktion)

Hint: Hintereinanderschalten ist Multiplikation der Übertragungsfunktionen...

Gruß Henning

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Henning Paul

Hallo Henning,

Aber bitteschön nur bei wechselseitiger Entkopplung. Das wollte Makus aber doch gerade nicht haben.

In der Praxis macht man deswegen die einzelnen Stufen, die man hintereinander schaltet 1 - 2 Zehnerpotenzen hochohmiger / Stufe. Will man nun nicht allzu niederohmig anfangen sind rein Praktischerweise eben 2 bis maximal 3 Stufen sinnvoll möglich, bevor wieder eine aktive Impedanzwandlung für die Entkopplung der einzelnen Glieder sorgt. Man kann auch ohne diese Entkopplung Filter höherer Ordnung in einem Rutsch bauen, aber eben nicht mehr mit vernünftigem Aufwand berechnen.

Marte

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Marte Schwarz

Da empfiehlt sich eine Simulation mit LTspice (gratis bei LTC erhältlich). Als opamp in der Simulation kann man hier auch spannungsgesteuerte Spannungsquellen mit Verstärkung 1 nehmen ;-). Tip: Erst jede Stufe für sich simulieren, dann hintereinander hängen. Die erste Stufe sieht nach Butterworth-Filter mit ca. 10Hz Eckfrequenz aus. Die zweite mit heftig Mitkopplung nach Tschebyscheff mit reichlich Ripple. Beide zusammen geben dann ein Tschebyscheff mit ca. 1.5 db Ripple. Bei 50 Hz kommen gerade noch 1/50 des Eingangssignals durch, merkwürdiges Design-ziel. Solche scharfkantigen Filter zeigen allerdings starkes Überschwingen bei Rechtecksignalen, 25% vielleicht. Mag man das nicht, muss man zu vielpoligen, weniger "eckigen" Besselfilter übergehen, oder eckigere Filter in der Gruppen- laufzeit linearisieren. Letzteres gibt(/gab?) es von LTC, die LTC1264 Serie an SC-Filtern. Womit das Einstellen der Eckfrequenz auch vereinfacht wird; im vorliegenden Fall scheint ja S/N eh nicht so wichtig zu sein. Selber entwickeln möchte man so etwas nicht. Die "Leidensgeschichte" dieses Filters ist auch irgendwo bei LTC beschrieben.

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mfg Rolf Bombach
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Rolf_Bombach

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