Seminararbeit über aktive Filter (SoSe 2023)
Im Rahmen der Lehrveranstaltung "Seminar Elektronik und Informationstechnik" habe ich mich intensiv mit dem Design von aktiven Filtern beschäftigt.
In dieser Seminararbeit werden verschiedene aktive Filtertopologien berechnet, simuliert und analysiert. Dabei wird zuerst ein 4. Ordnung Sallen-Key Tiefpassfilter mit Butterworth und 1 dB Tschebyscheff Charakteristik mit 30 dB Verstärkung realisiert und seine Eigenschaft bei der Transitfrequenz analysiert und Verbesserungsvorschläge präsentiert. Danach wird der gleiche Ablauf mit einem 4. Ordnung Multiple Feedback Tiefpassfilter mit Butterworth Charakteristik und 30 dB Verstärkung durchgeführt. Die Übertragungsfunktionen beider Sallen-Key und Multiple Feedback Tiefpassfilter werden dabei gegenübergestellt.
Im Laufe der Seminararbeit wird klar, dass Filtercharakteristiken mit Welligkeit im Sperrbereich wie Cauer / Elliptic und Inverse Tschebyscheff nicht mit Sallen-Key und Multiple Feedback Tiefpassfilter realisierbar sind. Daher werden noch Tiefpasstopologien wie Friend’s Single Amplifier Biquad (SAB), Boctor, GIC und Akerberg-Mossberg (AM) realisiert, simuliert und verglichen.
Zu der ganzen Theorie wird abschließend noch eine Aktivfilter Platine für ein 2.1 Audiosystem präsentiert. Die Platine wird mit Autodesk Eagle gelayoutet, bei JLCPCB gefertigt und händisch bestückt. Danach wird die Funktion mit dem Oszilloskop im Zeitbereich und mit einem Analog Discovery 2 von Digilent im Frequenzbereich verifiziert.