LC Filter / Matching - Warum hilft diese Kappe?

Dies ist meine erste Frage auf der Website, also lassen Sie es mich bitte wissen, wenn ich etwas tun kann, um sie hilfreicher zu schreiben.

Das Problem: Ich baue ein kleines Radio. Am Ausgang meines Mischpults muss ich einen Schmalbandfilter bei 455 kHz aufbauen und das Signal auch von Double-Ended auf Single-Ended umwandeln.

Meine Lösung: Bauen Sie einen resonanten LC-Filter, der einen Balun-Transformator speist. Ich habe zuerst einen Shunt-LC-Tank ausprobiert, der gut funktioniert hat. Aber mir wurde klar, dass der Filter stark von exakten L- und C-Werten abhängig war, also beschloss ich, es mit einem Varaktor abzustimmen (was mir erlauben würde, Ls und Cs mit geringeren Toleranzen zu verwenden). Leider sind Varaktoren sehr klein, und die parallele Induktivität meines Transformators begrenzte, wie klein ich meine Kondensatoren machen konnte.

Also beschloss ich, eine Serie LC auszuprobieren . Leider hat dies den Mischer gesetzt R Ö u T in Reihe mit meinem Induktor, der mein Q zerstörte. Ich wollte schon aufgeben, als ich diese SE-Antwort las, die darauf hinzudeuten schien, dass ich eine hohe Impedanz durch Hinzufügen eines Shunt-Kondensators anpassen könnte.

Aus einer Laune heraus warf ich eine 100nF-Kappe hinein ... und es funktionierte perfekt! Mein Q und die Einfügungsdämpfung sind beide viel besser. Aber warum?

Hier ist meine (vereinfachte) Schaltung:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

V3+R3 ist meine Quelle, C5+L3 ist mein Filter (L3 hat R S e R ich e S = 250 mOhm), und L4 ist mein Transformator ( R S e R ich e S = 75 mOhm).

Spannung über L4 ohne C6:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Und mit C6:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Lernen ist das Ziel dieses Projekts, daher wären Ratschläge / zusätzliche Ressourcen willkommen. Danke!

das sieht insgesamt nach einem etwas suboptimalen Pi-Netzwerk aus. Außerdem sind Radios mit 455 kHz kein Zufall: Radiodesigner haben diese ZF "standardisiert", einfach weil es einfach war, genaue resonante Komponenten bei genau dieser Frequenz zu erhalten.
Wenn Sie schick sein wollen: Es gibt hervorragende 455-kHz -SAW-Filter . Heutzutage ist es jedoch viel einfacher, gute Filter für höhere Frequenzen zu bekommen, also gehen Sie die SAW-Filter durch, bis Sie einen billigen finden, der Ihren Anforderungen an Bandbreite/Unterdrückung/Ebenheit des Passbands entspricht, und platzieren Sie dann Ihre ZF dort, wo Ihr Filter ist – ZFs sollten immer an Filter angepasst werden, nicht umgekehrt (weshalb Ihr Varactor-Ansatz irgendwie ungewöhnlich ist).
C6 schließt jetzt R3 kurz
Wenn Sie linear bleiben möchten: Probieren Sie den exzellenten Analogfilter-Designassistenten von Analog Devices aus, der Filterimpulsantworten einschließlich "Unsicherheitsbereichen" mit spezifizierbaren Komponententoleranzen darstellen kann. Cooles Werkzeug.
Diese Filtersimulation verwendet einen Browser (speichern) und führt jeden LC- oder aktiven Filter falstad.com/circuit/e-filt-hipass-af.html aus
@TonyStewartSunnyskyguyEE75 ja, das ist "allgemeiner", aber wirklich, Sie sollten die Modellgenauigkeit und Designhinweise ausprobieren, die in ADIs Assistenten eingeflossen sind, auf die ich oben verlinkt habe, es ist eine gute Software.
wie TI's mit Toleranzen, aber nur aktive Filter Yah, ich sehe es, schöne und Matt Duff-Videos sind großartig
@TonyStewartSunnyskyguyEE75 oh, TI hat auch einen? Schön, das wusste ich nicht.
@MarcusMüller Danke für die Empfehlung! Leider sieht es so aus, als ob das Tool von AD nicht zum Erstellen sehr enger Filter entwickelt wurde? Ich habe ein 10-kHz-Durchlassband (450 ~ 460 kHz) eingegeben und es hieß "Keine Lösung der Ordnung <10 gefunden".
@TonyStewartSunnyskyguyEE75 Was meinst du, wenn du sagst, dass es R3 "kurzschließt"? Wollen Sie sagen, dass es das negative Ende von R3 gegen Masse kurzschließt? Ich habe das Gefühl, dass dies nur zu einer sehr hohen Einfügungsdämpfung führen würde. Warum sollte es mein Q erhöhen?
Sie haben Recht --- es könnte klüger sein, zu einem höheren Frequenzband zu gehen, wenn ich ein effizientes Gerät herstellen wollte. Atm, aber ich versuche nur, dieses Rätsel zu lösen und etwas zu lernen :)
Vielleicht sollten Sie nachsehen, wie sie vor 60 ... 70 Jahren Radios gebaut haben. Das Abstimmen des ZF-Filters war selbst für einen Bastler mit etwas Equipment möglich, da es auf die Verstärkerstufen verteilt war. Mindestens ein akkurater Signalgenerator und eine Möglichkeit, Spannungen zuverlässig zu messen, waren Pflicht, ein Oszilloskop galt als großer Luxus. Es gibt viele Bücher aus dieser Zeit. Die Skala umfasst Design, Reparaturen und Hobbybau.

Antworten (2)

Ihre Kappe C6 schließt die LC-Schleife und wird zu einem Impedanztransformator mit hohem Q-LC-Filter mit 44-dB-Verstärkung oder Q > 200, aber dann um 1k5 auf -21dB-Verlust gedämpft.

Ich habe 1k5 umgangen, um den Bode-Plot zu messen.

Wenn Sie meinem Hinweis gefolgt sind, den Filteranalysator von Falstad zu verwenden, dann können Sie dies mit idealen Schaltern und Kappen zum Vergleich mit/ohne machen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

von +44 dB Verstärkung bis -21 dB Verlust.

Danke für die ausführliche Antwort! Wenn ich das richtig verstehe, sagen Sie, dass ohne C6 der oszillierende Strom durch die Schleife (C5, L3, L4, V3, R3) mit niedrigem Q fließen muss, aber wenn wir C6 haben, dann die Schleife mit hohem Q (C5 , L3, L4, C6) stattdessen oszilliert?
ja, begrenzt nur durch ESR jedes Teils
Eine Sache, die ich nicht verstanden habe: Was meinen Sie, wenn Sie sagen, "C6 ... wird ein Impedanzwandler"? Ich habe die Berechnungen von Hand durchgeführt, und es sieht so aus, als würde das Hinzufügen von C6 die Eingangsimpedanz des Filters nicht sehr ändern. (8,06 j Ohm -> -6,18 j Ohm bei 455 kHz)
Das hat mit C-Verhältnissen und L-Verhältnissen zu tun

L/c-Resonatoren müssen eine vollständige Umlaufschleife haben. Diese 0,1 uf vervollständigen die Schleife, während der verlustbehaftete Widerstand über ein feines paralleles Z gelegt wird - die von Ihnen hinzugefügte Kappe.

LC Filter / Matching - Warum hilft diese Kappe?
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