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Wir entwickeln, verbessern, simulieren und testen elektronische Schaltungen.
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Am Beispiel eines relativ einfachen, diskret aufgebauten elektronischen Filters zeigen wir Ihnen unsere Analysemöglichkeiten durch Schaltungssimulation auf:
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Bei der analysierten Schaltung handelt es sich um eine Frequenzsperre.
Die Frequenzsperre hat die Eigenschaft Wechselsignale beliebiger Frequenz mit Ausnahme einer besonderen, der sogenannten Resonanzfrequenz, fast ungedämpft vom Schaltungseingang zum Schaltungsausgang, auf einen Lastwiderstand zu schalten.
Sie schaltet das Eingangssignal über einen Emitterfolger, der als Impedanzwandler wirkt, auf eine Wechselstrombrückenschaltung (Wienfilter), die die Selektion der Sperrfrequenz vornimmt.
Die Nutzsignale werden dann über eine weitere, komplementäre Transistorschaltung dem Ausgang zugeführt.
Die Schaltung wurde für den europäischen Raum konzipiert um störende Netz-Brumm-Signale (50 Hz) von Empfangsanlagen fernzuhalten.
Prinzipiell ist diese Schaltung mit einem LC-Serienresonanzkreis, welcher parallel zu einem Eingang geschaltet ist zu vergleichen. Lediglich die Bandbreite der Schaltung ist viel schmalbandig-selektiver als beim Serienresonanzkreis.
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Die Arbeitspunktdaten der Transistoren weisen im untersuchten Temperaturbereich (27 Grad Celsius bis 85 Grad Celsius) ca. 30% Änderung auf.
Die Leistungsaufnahme der Schaltung beträgt im Ruhezustand etwa 17 mW.
Die Knotenspannungen sind weitgehend temperaturunabhängig.
Der Frequenzgang der Schaltung gleicht dem einer R-L-C-Bandsperre mit einer Resonanzfrequenz bei 48,23 Hz.
Der Phasengang erreicht bei Resonanzfrequenz ein betragsmäßiges Maximum.
Der Phasensprung bei Resonanzfrequenz ist real, kein Arkus-Tangens-Fehler.
Die Nutzsignale sind in Phase zum Eingangssignal.
Die Sperrdämpfung beträgt bei Resonanz 66 dB.
Der Klirrfaktor beträgt für das vorgesehene 2 Vss Signal mit einer Frequenz von 1 kHz überraschend hohe 57%.
Der relativ geringe Ausgangswiderstand der Kollektorschaltungen (100 Ohm bis 500 Ohm) und die hohe Stromverstärkung verstärken diese Tendenz.
Da bei Halbleitern mit -2,3 mV / K bzw. einer Dekade Stromzunahme pro 16 K zu rechnen ist, ist auch der große Temperaturgang der Schaltung zu erklären.
Der hohe Klirrfaktor wird ursächlich durch die 2. Harmonische (1. Oberwelle) verursacht.
Das Filter ist in seiner Wirkungsweise mit einem Wien-Robinson-Filter vergleichbar, hat aber im Gegensatz zu ihm für Ein- und Ausgang eine gleiche Nullschiene.
Soll das Filter abstimmbar sein müßten jeweils drei Bauteile im gleichen Maß verstimmt werden. Hier wäre ein echtes Wien-Robinson-Filter geeigneter.
Mit einigen Verbesserungen (hier nicht aufgeführt) ist das vorliegende Filter für die vorgesehene Aufgabe technisch-wirtschaftlich hervorragend geeignet.
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