2009年09月25日

Filter Pro を使ってみた



アクティブフィルタを自分で設計するのはどうにも大変そうなので、TI が出しているフリーソフトのFilter Pro を使ってみた。(参考:FilterProによるフィルタ回路設計入門)

File → New した状態から

  • Circuit Type → Sallen-Key
  • Filter Type → Bessel
  • Cutoff Freq. → 7.5k Hz
  • Cursor Frea. → 100k Hz
  • Gain → 2
  • Components Res. → Exact


に変更。

.. すると こんな回路図になった。



コンデンサで入手性が良いのは、0.01 uF。この値にしたい。

いろいろやってみたところ、
  • R1 Seed → 3.3k にして C2 を 10n (0.01u) に合わせる。
  • C1 → 10n にする。




これで、Section A の C1,C2 が 10n (0.01 uF) になった。

左の Real Pole Section は、ボルテージフォロワでインピーダンスを切り離している。インピーダンスを合わせるとコンデンサが自由にならないし、単なる RC フィルタと見て良く分かりやすい。--- R1 x C1 を同じ値にすれば良いから R1 = 16.0k , C1 = 10n 。

16kHz サンプリング用はこんな感じで良いのだろう。さて、24kHz とか 8kHz 用はどうするのか?

  • Cutoff Freq. → 11.5k や 3.75k に変更


どうも、左の Real Pole Section と R1,R2 だけが変わるようだ。

ここまでをまとめると ...


Cutoff | Real Pole Sect | Section A
-Freq. | R1 C1 | R1 R2 R3 R4 C1 C2
-------------------------------------------------------------------------
3.75k | 3.21k 10n | 2.03k 4.24k 3.30k 3.30k 10n 10n
5.75k | 2.09k 10n | 1.32k 2.77k 3.30k 3.30k 10n 10n
7.5k | 1.60k 10n | 1.01k 2.12k 3.30k 3.30k 10n 10n
11.5k | 1.05k 10n | 661 1.38k 3.30k 3.30k 10n 10n


次に、入力レベル。出力を 1Vp-p ぐらいにしたいのだが、PWM なので入力が 3.3Vp-p さらに Gain は 2。
... 1/6.6 にしないと。さらに、バイアスをかけてやらないとだめ。

そのため R1 を 入力 RI, プルアップ RU ,プルダウン RD に分ける。

まずはバイアス。LVM358 などに合わせるため、1/3 VCC にするとして、RU = RD * 2 。
で、RU,RD の合成抵抗値は 2/3 RD 。入力側 RI = 2/3 * (6.6 -1) RD 。
全部の合成抵抗値は 0.5656... RD 。

この計算を元に抵抗値を決定。


Cutoff | Real Pole Sect | Section A
-Freq. | RD RU RI C1 | R1 R2 R3,R4 C1,C2
-------------------------------------------------------------------------
3.75k | 5.6k 11k 22k 10n | 2.0k 4.3k 3.3k 10n
5.75k | 3.9k 7.5k 13k 10n | 1.3k 2.7k 3.3k 10n
7.5k | 2.7k 5.6k 11k 10n | 1.0k 2.2k 3.3k 10n
11.5k | 1.8k 3.9k 6.8k 10n | 680 1.5k 3.3k 10n


7.5k Hz の入力レベルを検算してみる。

LO レベル 0.279 VCC , HI レベル 0.421 VCC 。
ここから 平均レベル 0.350 VCC 。VCC = 3.3V のときの振幅 0.468 Vp-p。

... OK そうだ。



次に前記事の基板の更新。

まず、未使用だったアンプをボルテージフォロワとして入れた。次に、リード部品の選択を変更。一番値の選択が難しい 入力の プルアップ ,プルダウン をリード部品でも使えるようにした。

回路図は,こうなった。


オペアンプが 2つパラレルになっているように見えるが気のせい。R2' , R3' と同じく兼用部品。

カットオフ周波数は、C1=C2=C3 として 1 / ( 2 πR5 C3 ) で決まる。R4 は、 0.48 x R5 。R1,R2,R3 の合成抵抗値は、0.785 x R5 。今回のバランスだと、R1 = 5.18 x R5 , R2 = 1.39 x R5 , R3 = 2.78 x R5 。この値を目安にいったん仮決めしてから、合成抵抗値を合わせこむ。

とりあえず、eagle データ。dac23-actv3.zip
posted by すz at 23:22| Comment(2) | TrackBack(0) | DAC23
この記事へのコメント
とおりすがりのうえに釈迦に説法かもですが…
フィルタ(というかアナログ信号経路全般)に温特
NP0(やC)以外のセラコンはちょっと。とくに実装してから特性の検証実験しそうな方が使ったらだめでしょう。
温特は温度-容量の変化のクラスだけでなく、電圧-容量の変化のクラスも示していて、NP0以外は実に簡単に容量が変化し、信号も歪みます。目的に合うかどうか確認してからのほうが。


Posted by かみき at 2009年09月26日 18:34
チェックしたら、DAC本体 の LINEIN のカップリングコンデンサのパターンが表面実装専用(しかも 1608)で、積セラ専用になってました。これじゃだいなしですね。

コメントありがとうございます。あやうくそのまま発注するところでした。
Posted by すz at 2009年09月27日 04:55
コメントを書く
お名前:

メールアドレス:

ホームページアドレス:

コメント: [必須入力]

認証コード: [必須入力]


※画像の中の文字を半角で入力してください。
この記事へのトラックバックURL
http://blog.sakura.ne.jp/tb/32418069
※ブログオーナーが承認したトラックバックのみ表示されます。

この記事へのトラックバック