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Microchip FilterLab
Berechnung aktiver Filter

Die kostenlose Windows-Software unterstützt die Entwicklung aktiver Filter. Das Programm liefert Schaltplan, Frequenzantwort und eine Datei zur Simulation in SPICE.


<- Bild 1: FilterLab zeigt die grafische Frequenzantwort eines Bandfilters.


Nach der Installation von FilterLab 2.0 auf einem Windows-10-PC startet die Software selbständig. Über den Filter Selection Wizard definiert man die Parameter eines Tiefpass-, Bandpass- oder Hochpassfilters, bestehend aus Operationsverstärkern, Widerständen und Kondensatoren. Ein Bandstopp- oder Notch-Filter kann man mit FilterLab nicht entwickeln.


<- Bild 2: Parametereingabe eines Bandpassfilters im Filter Selection Wizard.


Als „Filterfamilie“ sind – je nach Anforderungen an die Übertragungsfunktion - Butterworth, Bessel oder Chebyshev wählbar. Das Butterworth bietet ein glattes Durchlassband mit wenig Welligkeit und moderatem Formfaktor. Die Flanken sind daher nicht sehr steil. Einen besseren Formfaktor erreichen wir mit einem Filter nach Chebyshev, insbesondere einen schärferen Abstieg in das Stoppband bei Toleranz einer gewissen Welligkeit im Durchlassband. Das Bessel-Filter ist auf linearen Phasengang im Duchlassbereich und konstanter Gruppenlaufzeit optimiert. Der Amplitudenverlauf ist nicht so scharf wie bei den beiden anderen Filtern nach Butterworth oder Chebychev. Um das optisch zu illustrieren, kann man in der grafischen Frequenzantwort alle Filterkurven zugleich einblenden.

Bei Anzeige der Frequenzantwort sind wichtige Parameter über die darüber angeordnete Funktionsleiste veränderbar. Hier lassen sich die Art des Filters, die Filterfamilie und die Filterordnung im Bereich von zwei bis acht ändern. Die Ordnung eines Filters beschreibt die Verstärkungsabnahme (Flankensteilheit) von Frequenzen oberhalb oder unterhalb der jeweiligen Grenzfrequenz. Hier zeigt sich deutlich, wie stark sich die Wahl der Filterordnung auf die Flanken auswirken.
Bild 3: Aus den Filterparametern berechnet FilterLab die Werte der Widerstände und Kondensatoren.


Ist das Filter komplett entwickelt, erzeugt FilterLab das Schaltbild (Bild3) sowie eine Textdatei im SPICE-Format, die es ermöglicht, das Filter in einer zu SPICE kompatiblen Simulationssoftware zu simulieren. Laden Sie Microchip FilterLab von [1] aus dem Netz.


Literatur/Verweise:
[1] Download FilterLabs: https://www.microchip.com/developmenttools/ProductDetails/filterlabdesignsoftware




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