passief of actief filteren in versterkers

[PimDriessen]

Hallo forum,

ik heb hier een vraag over het verschil tussen actief filteren en passief filteren in een versterker, wordt beide toegepast in zowel voorversterkers als eindversterkers.

Op het schema van een ingangstrapje, heb ik boven en onder in het schema de condensator en de weerstand getekend 1K5 en 680 pF, dit is de actieve manier van filteren.

Rechts heb ik het passieve filter getekend 75 ohm en 2 × 1000 pF.

Mijn vraag is wat is het verschil in filteren, kwalitatief gezien, en elektronisch gezien.

Groet,

Pim

[Mr Tube]

Ik denk dat je niet echt van passief of actief kan spreken en als ik deze benamingen dan toch wil gebruiken zou ik het eerder andersom zien.

Het maakt functioneel niet uit of je filtert naar de voedingslijnen of de GND, veronderstel dat de voeding ideaal is. In de praktijk heeft filtering naar GND wel de voorkeur omdat je op de voeding vaak wel wat rimpel en ook enig audiosignaal terugvindt.

De eerste versie met de de 680p is een veel voorkomende filtering die wordt gebruikt als frequentie/fase compensatie van de openloopgain, deze zit tussen het signaal en de plus dus werkt passief. De tweede variant werkt tussen twee signalen die in tegenfase staan en zorgen voor een helling van 6dB/octaaf terwijl het eerste voorbeeld alleen de gain vanaf een bepaalde frequentie een stukje naar beneden brengt en daarna weer verder gaat.

Zie het filter met de twee 1nF en 75 Ohm als een hoofdfilter en de andere als finetuning, de werking tussen die twee is dus totaal verschillend.
De 75 Ohm weerstand heeft weinig effect trouwens.

[PimDriessen]

Hallo Mr Tube,
Bedankt voor de reactie.
Ik heb het schema er nog even op nagekeken, de condensatoren moeten 1800 pF zijn en de weerstand is 4,7 ohm.


Het valt me op dat de versie met de weerstand naar aarde vaker in voorversterkers is te vinden en de RC aan het begin bij de ingang vaker is te zien in eindversterkers.

Maar nooit zie je beide in een ontwerp.
Wat is de beste keuze in een voorversterker denk je?.



Groet,

Pim

[Mr Tube]

Het filter aan de ingang is bedoeld om HF rommel buiten de versterker te houden (R1 C3), is altijd nuttig en het kantelpunt ligt rond de 100 a 200KHz. Dit is duidelijk een passief filter dat totaal onafhankelijk werkt van de versterker schakeling erachter, bevindt zich ook buiten de feedbackloop.

Eindversterkers hebben veel marge nodig vanwege de zware belasting en kans op capacitieve belasting, doel is stabiliteit.
Zodra de fase van de uitgang 180gr is verschoven en de rondgaande versterking is groter dan 1 gaat de zaak oscilleren, door de grove componenten zoals eindtorren en belasting komt dat punt al vrij snel. Stel dat de fase bij 10MHz 180gr is het zaak dat de openloopgain op dat punt onder de 1x zit, dit wordt vaak gedaan met een miller capaciteit of een condensatortje naar ground vanaf de ingang van de eindtrap.
Deze condensator zorgt ervoor dat de openloopgain vanaf een bepaalde frequentie af gaat vallen met 6dB/octaaf, het is zaak dat dit netjes gebeurt zonder fase sprongen. Soms is het wenselijk om de gain op sommige plaatsen nog eens extra te compenseren om een evenwichtig verloop van de openloopgain te realiseren, de reden voor extra compensatie netwerkjes.

In voorversterkers ligt het 180gr kantelpunt veel verder weg en is vaak een lichtere compensatie voldoende, een miller Ctje tussen collector en emitter van de laatst versterkende transistor is vaak voldoende. In een RIAA voorversterker is een goed idee om de openloop gain met de RIAA curve mee te laten lopen, een merk als Musical Surroundings heeft dit toegepast door binnen de tegenkoppellus een extra RIAA filter op te nemen. De tegenkoppel factor is dan over de hele audiobandbreedte hetzelfde, dus ook de vervorming blijft tot 20KHz gelijk.

Het beste is om de schakelingen even te simuleren in LT spice

[Ah!buis]

Als ik dat zo's bekijk is er geen verschil tussen de twee manieren, ziet er enkel anders uit.
Stel je maakt R14 nul dan staat (voor wisselspanning) C4//R2 en C5//R3.Zonder R14 zitten de twee C's er voor spek en bonen, spanning bij R2 is hetzelfde als bij R3.Wel in tegenfase maar ook omgekeerde voeding dus weer in fase.
Zet nu zowel C4 als C5 aan massa elk met 9,4Ω (2x4,7Ω) krijgen R2 en R3 een serie RC erover zoals de andere manier.
Omdat over beide 9,4Ω dezelfde spanning staat kunnen ze ook weer aan elkaar, terug bij 4,7Ω
Verschil tussen de twee manieren, één weerstand
Anne

[PimDriessen]

Hallo Anne,
Ik heb een aantal keren gelezen wat je schreef, en begrijp niet helemaal wat je bedoeld.

Maar toen ik dit opschreef, merkte ik dat er een foutje was geslopen in het schema, het RC filter was niet tussen de collectoren van (Q1 en Q5) getekend, in het schema hieronder de juiste situatie.

Groet,

Pim

[Ah!buis]

Komt op 't zelfde neer.Kijk,

RCCR.jpg (15.26 KiB) 197 keer bekeken

De twee weerstanden en condensators geven dezelfde waarde als eerst, is niks veranderd.
Maar 't midden zit op de wip, de ene kant gaat even veel omhoog als de andere kant naar beneden e.o.
Het midden beweegt niet, kan dan net zo goed aan de + (of massa), geeft over elke collectorweerstand een RC serieschakeling.
Anne

[PimDriessen]

Hallo Anne,
Ik heb voor alle duidelijkheid 2 schema`s getekend, zijn deze volgens jou het zelfde als het gaat om de werking?.

Groet,

Pim

[Mr Tube]

De werking zal hetzelfde zijn, maar door de verschillende componentwaardes is de werking verschillend. R11 kun je net zo goed 0 ohm maken of weglaten, deze heeft geen invloed.
Kijk ik naar de componentwarades dan zijn beide opties verschillend, de eerste heeft twee kantelpunten en de tweede heeft er een. Vanaf de eerste trap een 6dB/octaaf helling die naar nul gaat zoals voorbeeld twee zal echter geen goed klinkende versterker opleveren, de eerste filter stopt alweer na een paar dB verwakking. De tweede trap moet een spanningszwaai maken tot de volle voedingsrails en produceert een veel hogere vervorming dan de ingangstrap, is zelfs in een eindversterker vaak dominant t o v de eindtrappen. De condensatoren uit het tweede voorbeeld zouden feitelijk op de collectors van de tweede trap moeten, en nu kunnen we verder gaan met de vraag passief of actief.
Bij Passief zitten de condensatoren tussen de collector en massa en zal gain met 6dB/octaaf afnemen, afhankelijk van de uitgangsimpedantie.
Vaak wordt de uitgangsimpedantie vastgelegd door een weerstand parallel over de condensator (er zit meestal nog een buffertrap achter), zo zorg je dat de openloopgain niet te hoog oploopt en het is eenvoudiger om deze constant te houden over de audiobandbreedte (filter gaat pas na 10 a 20KHz werken)
De veel gebruikte actieve variant bestaat uit een condensator tussen de collector en de basis van de tweede trap, de openloop gain is vaak veel hoger bij DC maar begint al snel af te vallen na vaak al een paar honderd Hertz. Een mogelijk voordeel kan zijn dat bij afnemende gain de vervorming van de tweede trap niet toeneemt dankzij de tegenkoppeling van de condensator (miller C) Wel neemt de onderdrukking van crossoververvorming af als de openloopgain afneemt.

Mijn persoonlijke voorkeur gaat uit naar een niet al te hoge openloopgain, een tegenkoppelfactor van 40dB vind ik een gezonde waarde. Een openloopgain die over het hoorbare deel constant is, liefst als het kan doortrekken tot 100KHz zoals bij merken als Spectral gebeurt maar dan heb je een echte uitdaging.

[Ah!buis]

Zo is 't wel hetzelfde

De rooie verbinding doet niks, aan beide zijden signaal met zelfde fase en sterkte.
Doorverbonden kunnen de twee weerstanden er een zijn van 1k5/4.
Anne

[PimDriessen]

Hoi Anne,

Ik zie wat er staat maar kan het niet begrijpen, in het eerste schema ligt het RC netwerkje tussen de collectoren van Q1 en Q2 bovenkant, en onderkant Q4 en Q5.

Daar is geen aarde of massa in de buurt, dus hoe kan het dan het zelfde zijn, ik zou het graag begrijpen, kan je het nog duidelijker maken?.

Groet,

Pim

[Ah!buis]

De voeding wordt verondersteld voor wisselspanning een kortsluiting te zijn.+V , -V , massa, allemaal 't zelfde.
In het "echt" ,is de massa meestal het referentie niveau en zijn de voedingen nog wel 's vervuilt met brom enz.
Hangt van de schakeling af.
Anne

[Mr Tube]

Hoi Anne,

Ik zie wat er staat maar kan het niet begrijpen, in het eerste schema ligt het RC netwerkje tussen de collectoren van Q1 en Q2 bovenkant, en onderkant Q4 en Q5.

Daar is geen aarde of massa in de buurt, dus hoe kan het dan het zelfde zijn, ik zou het graag begrijpen, kan je het nog duidelijker maken?.

Groet,

Pim

Bij het RC netwerkje tussen de collectoren moet je er van uitgaan dat de signalen op de collectoren in tegenfase staan, het netwerk moet wel voor hetzelfde effect de dubbele impedantie hebben omdat het signaal ook 2x hoger is.

[PimDriessen]

Hoi Anne/ Mr Tube,

Bedankt voor de uitleg,

Groet,

Pim