[phase_accurate]

Eine solche Uebertragungsfunktion lässt sich leider entweder garnich nicht oder nur annäherungsweise realisieren. Wobei letztere Lösung ein zusätzliches Delay hervorruft und in der analogen Form einen sehr hohen Schaltungsaufwand erfordert.

Wenn sie sich so einfach analog realisieren würde, dann würde es auch keine Dikussionen um linearphasige Frequenzweichen geben, man könnte einfach eine beliebige Frequenzweiche linearphasig machen - basta.
Und jeder Depp könnte class-d Amps mit post-filter Feedback bauen.

Der Grund dafür ist die Uebertragungsfunktion, welche nötig wäre:

H(s) = (1 + sT)/(1-sT)

Diese hat einen Pol auf der rechten Halbebene und ist deshalb nicht stabil. Ich habe vor Jahren auch mal gemeint, ich könnte eine negative Kapazität erzeugen mit Hilfe einer Schaltung, welche man sonst verwendet, um negative Widerstände zu erzeugen. Noch bevor ich sie jemals aufgebaut hatte, schaute ich noch einmal das Schema and hatte das dumpfe Gefühl, dass mir diese verdächtig bekannt vorkommen würde: Es war die klassiche Schaltung eines Rechteckgenerators mit OP-AMP !

Gruss

Charles

[Redegle]

@ phase_accurate

Ich gebe dir 100% recht

Mein Ansatz war genau der gleiche nur mit dem Unterschied, dass ich mit der Schaltung für einen negativen ohmschen Widerstand eine negative Induktivität erzeugen wollte. Diese hätte mir dann das -sT im Nenner erzeugt.

Finde die Schaltung leider im Moment nicht mehr könnte nochmal neu zeichnen falls gewünscht wird. Unter der Annahme, dass die Eingänge des Operatiosnverstärkers das selbe Potential führen kommt man auch mathematisch auf eine negative Induktivität. Leider bekommt man unter Betrachtung des Übertragungsverhaltens eines Ops einen Oszillator. Also deinen erwähnter Rechteckgenerator.

Würde mich riesig freuen, wenn du mir die Schaltung zeigst, welche eine solche Funktion annähernd erzeugt.

Im Endeffekt entspringt die Frage sogar dem Problem des post-filter Feedbacks eines D-Amps aber dazu später ggf. mehr.

Will zuerst deine Schaltung sehen . (Ganz ungeduldig)

[voltwide]

Hat das vielleicht was mit dem Negative Impedance Converter (NIC) zu tun (Tietze Schenk)

Right half plane zeros (RHPZ) sind ein bekanntes Phänomen bei Schaltwandlern.
Phasengang und Verstärkungsgang laufen "in der falschen Richtung" zueinander, und können deshalb nicht mit linearen Netzwerken kompensiert werden.

[phase_accurate]

Zitat:Hat das vielleicht was mit dem Negative Impedance Converter (NIC) zu tun (Tietze Schenk)

Ja genau - weiss nur nicht mehr auswendig wie der aussah und der Tietze - Schenk ist auch nicht gerade zur Hand. Werde die Schaltung posten sobald ich darüber stolpere.

Gruss

Charles

[Redegle]

Im Internet gibt es mehrere Quellen einfach mal "Negative Impedance Converter" googeln. Mal nen Link zur englischen Wiki:

http://en.wikipedia.org/wiki/Negative_im..._converter

Ich wollte die Schaltung unten links verwenden. Für Z hätte ich eine Spule eingesetzt. Das Problem ist, dass die Schaltung instabil wird sobald anstatt einer ideale Spannungsquelle eine mit Innenwiderstand angeschlossen wird.

[phase_accurate]

Habe nachgeschaut.
Die Schaltung entsprach dem INIC gemäss Tietze-Schenk. D.h. je ein gleicher Widerstand vom Ausgang des OP-AMP zum invertierenden und zum nichtinvertierenden Eingang.
Am nichtinvertierenden Eingang misst man dann die Negative Impedanz dessen, was man vom invertierenden Eingang gegen Masse schaltet.
Ich wollte also einen Kondensator gegen Masse schalten am invertierenden Eingang, damit ich am anderen Eingang eine negative Kapazität messen kann. Zusammen mit einem Seriewiderstand hätte dies dann einen Tiefpass 1. Ordnung ergeben, welcher einen "umgekehrten Phasengang" aufweist.

Wie erwähnt verbietet der Pol auf der rechten Halbebene schon mal rein theoretisch, dass das Ding stabil ist. Und der Blick des Praktikers erkennt in der Schaltung eine bekannte Version des AMV mit OP-AMP !

Dies heisst nun nicht, dass es nicht möglich wäre, eine negative Kapazität zu erzeugen.
Ich habe mich etwas schlau gemacht - und siehe da: Negative Kpazitäten werden in der Praxis tatsächlich eingesetzt ! Aber nicht um "unmögliche Filter" zu erzeugen, sondern um parasitäre Kapazitäten zu neutralisieren.

Gruss

Charles


P.S.: Kommt mir noch ein Witz in den Sinn:

Ein Flugzeug der Gesellschaft LOT ist im Landeanflug auf New York. Ueber der Stadt macht der Pilot die Durchsage, dass man auf der rechten Seite nun die Freiheitsstatue sehen könne.
Darafhin standen alle Passagier auf und drängten sich an die Fenster der rechten Seite. Es kam wie es kommen musste: Trotz aller Bemühungen der Piloten, das Flugzeug in der Luft zu halten, schmierte es ab und stürzte in den Hudson River. Niemand überlebte.
Die Schlussfolgerung des amerikanischen Untersuchungsberichtes lautete: "Too many Poles on the right half-plane !"

[Hoppenstett]

Ich dachte immer bei der Landung müssen die Passagiere auf ihren Plätzen angeschnallt sein ...

[phase_accurate]

Warum wohl fliege ich nie mit einer Gesellschaft aus dem "Ostblock" ?????

[Redegle]

Ok danke damit hast du meine Befürchtung bestätigt.

Das heißt doch schlussfolgernd, dass man bei einem D-Amp einen Ausgangsfilter höherer Ordnung fast nicht regeln kann.

Anbei befindet sich die Übertragungsfunktion eines Chebyshevfilters 8ter
Ordnung mit vorheriger Verstärkung. Das wäre sozusagen die Übertragungsfunktion eines D-Amp mit einer Verstärkung von 110dB.



Bei einem solchen Filter setzt die Phasenverschiebung schon weit vor dem abflachen der Verstärkung ein. Bei einer Phasenverschiebung von -180° betägt die Verstärkung als noch immer 80dB.

Die Übertragungsfunktion wäre:

G(s)=(43868351034173114156891300542798794390128416768000)/(287879040*s^8+75053394329400*s^7+37192793000212055424*s^6+
7291504257174765023668890*s^5+1532126329615686209609381391320*s^4+200688295683815888120057553868877575*s^3+
20514083516022548818088329918769672239564*s^2+1376286377621962838675787436642676510659147415*s+
43868348098180822630820210289161504166085508060700)

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von Redegle
Das heißt doch schlussfolgernd, dass man bei einem D-Amp einen Ausgangsfilter höherer Ordnung fast nicht regeln kann.

Das hab ich schon öfter gehört - da könnte was dran sein...

[phase_accurate]

Man kann selbstverständlich auch Filter höherer Ordnung in die Gegenkopplung mit einbeziehen. Aber ich frage mich wozu. Für die meisten Anwendungen reicht auch 2. Ordnung völlig aus.

Gruss

Charles

[Redegle]

Ob ein Filter 2ter Ordnung ausreicht hängt stark von den Randbedingungen ab.

Es gibt z.B. auch integrierte D-Amp-ICs wo im Datenblatt komplett auf einen Tiefpass verzichtet wird. Natürlich mit dem Vermerk, dass sich der Lautsprecher möglichst dicht an der Schaltung zu befinden hat um EMV zu vermeiden.

Bei den hohen Schaltfrequenzen kommt auch schnell das Problem mit eventuellen Reflektionen. Bei einer Taktfrequenz von 500kHz hat Lambda/4 eine Wellenlänge von 150m. Die Oberwellen der "Rechteckspannung" werden eine wesentlich kleinere Wellenlänge aufweisen. Also sobald man einen externen Lautsprecher anschließen will kann man auf einen Tiefpass nicht mehr verzichten.

Wie stark wirkt ein Tiefpass 2ter Ordnung?
2ter Ordnung heißt 40dB/Dekade. Das ist linear eine Abschwächung um den Faktor 100 bei einer Verzehnfachung der Frequenz.
Klingt gut aber wie sieht das denn in Wirklichkeit aus?

Als Daumenregel kann man sagen, dass die Taktfrequenz mindestens 10mal so groß sein sollte wie die maximale Signalfrequenz. Wenn man dann die 40dB ganz ausnutzen möchte muss man einen Tiefpass mit der Grenzfrequenz 20kHz nutzen.
Dann wird jedoch die maximale Signalfrequenz schon um 3dB gedämpft.
Deswegen würde ich lieber eine Greqnzfrequenz von 50kHz oder höher nehmen.
Dies bedeutet jedoch, dass von den 40dB/Dekade nur noch ca. 20dB Dämpfung für die Grundwelle des Taktsignals übrig bleiben.

Somit wird ein Rechteckimpuls von +/- 200V bei 200kHz auf den Faktor +/-20V gedämpft. Für Musik in Zimmerlautstärke reichen oft schon wenige Volt. Also mir wäre ein Signalpegel von 1V bei einem "Störungsrauschen" von 20V etwas unangenehm.

Darüber ob das technisch notwendig ist kann man natürlich Diskutieren, da Frequenzen im MHz-Bereich mit kleinen Wellenlänge schon um Faktor 40dB bis 60dB gedämpft werden. Wie das EMV-technisch aussieht kann ich nicht einschätzen.

Nichtsdestotrotz wäre mir eine höhere Ordnung immer lieber.

[phase_accurate]

Mit einem AMP, der asn 4 Ohm 5 kW leistet wird wahrscheinlich niemand Zimmerlautsärke hören. Und ein Speaker, welcher diese Leistung verträgt, wird auch mit 14 Volt effektiv bei 200 kHz kein Problem haben.

Gruss

Charles

Edit: Ganz abgesehen davon, dass Du ganz falsch rechnest. Bei einer Dämpfung von 40 dB sind nur noch 4 V p-p vom Carrier übrig.

[Redegle]

Zitat:Original geschrieben von phase_accurate

Mit einem AMP, der asn 4 Ohm 5 kW leistet wird wahrscheinlich niemand Zimmerlautsärke hören. Und ein Speaker, welcher diese Leistung verträgt, wird auch mit 14 Volt effektiv bei 200 kHz kein Problem haben.

Gruss

Charles

Edit: Ganz abgesehen davon, dass Du ganz falsch rechnest. Bei einer Dämpfung von 40 dB sind nur noch 4 V p-p vom Carrier übrig.

Die Rechnung mit "nur" 20dB Dämpfung war so beabsichtigt.
Wenn eine Grenzfrequenz von 20kHz gewählt wird hat der Filter bei 20kHz eine erhebliche Dämpfung möchte man dies vermeiden, wählt man eine Grenzfrequenz etwas höher ist. Deswegen verliert man leider etwas Dämpfung. Es bleiben 20dB statt 40dB übrig.

Auch wenn man die Grenzfrequenz so wählt, dass eine Dämpfung von 40dB erzieht wird hat man mit 4V / 400V immernoch 1% der Spannung als Rippel. Das ist zwar nicht schlecht aber es müsste besser gehen.

[voltwide]

Gegenfrage wen stört der ripple, ausser dass es auf dem scope nicht so
schön aussieht?

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von voltwide
Gegenfrage wen stört der ripple, ausser dass es auf dem scope nicht so
schön aussieht?

Ich finde Kühlripplen am Scope hübsch!

[voltwide]

sätzen sä säch, sä sind ein albana schöla

[Redegle]

So einen Rippel höhrt man zwar nicht unbedingt aber man weiß das er da ist.
Das reicht doch schon.


Es gibt auch andere Anwendungen als nur Musik höhren.

[voltwide]

jaja, die gefühlte Störung.
Für den eiskalten Techniker heisst das:
Ein handfestes Argument wo wann was daran stört,
ist nicht beizubringen.

Oder anders herum gesagt:
Eine Störung, die ich theoretisch mit rein linearen Filtern,
ausschliesslich oberhalb des Hörbereiches ausfiltern
kann, ist irrelevant. Das tut das Ohr schon selbst.

[voltwide]

Zitat:Original geschrieben von Redegle

Es gibt auch andere Anwendungen als nur Musik höhren.

Woran denkst Du da?