HF- und Analogfilterentwurf — der vollständige Leitfaden

Butterworth-Filter bieten einen maximal flachen Durchlassbereich; Tschebyscheff-Filter erreichen eine steilere Flanke auf Kosten von Welligkeit im Durchlassbereich. Für die meisten HF-Anwendungen ist ein Tschebyscheff-Filter mit 0,5 dB Welligkeit ein guter Kompromiss. Mit dem Filterentwurfswerkzeug berechnen Sie die Bauteilwerte für beide Topologien allein aus Grenzfrequenz und Ordnung.

Passive LC-Kettenfilter sind das Arbeitspferd der HF-Filterung, weil sie hohe Leistung bei geringen Verlusten verkraften. Die Elementwerte des Prototyps sind auf 1 Ω und 1 rad/s normiert und werden dann in Frequenz und Impedanz skaliert. Der LC-Resonanzrechner hilft Ihnen, Schwingkreisfrequenzen zu prüfen und Normwerte für die Bauteile zu wählen. Das Filterentwurfswerkzeug exportiert außerdem einen KiCad-Schaltplan für das direkte Leiterplattenlayout.

Aktive Sallen-Key- und Mehrfachgegenkopplungs-Topologien (MFB) realisieren Pole mit Operationsverstärkern, Widerständen und Kondensatoren — ohne Induktivitäten. Der RC-Zeitkonstanten-Rechner bestimmt die Eckfrequenz eines einzelnen Pols, während der Rechner für die OPV-Bandbreite bestätigt, dass der Operationsverstärker an der Eckfrequenz des Filters ein ausreichendes Verstärkungs-Bandbreite-Produkt hat.

Quarzresonatoren erreichen Gütefaktoren von 10.000–100.000 und ermöglichen extrem schmalbandige Filter, die mit LC- oder RC-Netzwerken unmöglich sind. Die richtige Lastkapazität ist entscheidend für den Betrieb auf der Sollfrequenz. Der Rechner für die Quarz-Lastkapazität berechnet die erforderlichen externen Kondensatoren aus dem CL des Datenblatts und den parasitären Kapazitäten der Leiterplatte.

Ein PLL-Synthesizer braucht ein Tiefpass-Schleifenfilter, um die Schleifenbandbreite festzulegen und Referenz-Nebenlinien zu unterdrücken. Der PLL-Schleifenfilter-Rechner löst das passive Charge-Pump-Filter zweiter und dritter Ordnung aus Zielwerten für Phasenreserve und Bandbreite. Eine schmale Schleifenbandbreite unterdrückt Referenz-Nebenlinien und Referenzrauschen besser, auf Kosten einer längeren Einrastzeit; eine breitere Schleife unterdrückt mehr vom Phasenrauschen des VCO selbst.