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38 DESIGN&ELEKTRONIK 13 2020 www designelektronik de Powermanagement Analogtechnik Spannungsoption 2 500 V 4 096 V 5 000 V R3 ± 15 % 300 Ω 376 Ω 401 Ω Tabelle 3 Wert des Widerstandes R3 Bild 10 für die drei Spannungsoptione LTC6655 LTC6655LN passivem Tiefpass LTC6655 mit aktivem Tiefpass Eingangsrauschen am ADC 96 32 2 4 6 7 Tabelle 4 Spektrale Rauschdichte bei 1 kHz in nV Hz zeigt ein Beispiel für einen Tiefpassfilter zweiter Ordnung der mithilfe der SFGMethode von der Übertragungsfunktion zu Schaltungsblöcken übergeht Der Skalierungswiderstand Rund der Kondensator Cwerden für die Eckfrequenz konfiguriert R = Rs Rn C = Cn Ws Rwobei sowohl Rs als auch Cn Skalierungsfaktoren sind Ws die Eckfrequenz in Radiant pro Sekunde Weitere Einzelheiten über die Theorie der Signalflussgraphen finden sich in 2 Es folgt ein Berechnungsbeispiel für den Entwurf eines Butterworth-Tiefpasses zweiter Ordnung mit einer Eckfrequenz von 0 5 Hz Grenzfrequenz mit der SFGMethode Der Widerstand Rsei 10 kΩ der Kondensator Csei 39 pF und die Diode sei vom Typ 1N4001 Zur Vereinfachung dieses Beispiels seien Rs = 1 Ω und Cn = 1 F Die Eckfrequenz fs sei 0 5 Hz um eine maximale Unterdrückung des Breitbandrauschens zu erreichen weswegen Ws = 2π 0 5 Hz = 3 141 rad sei Der Dämpfungsfaktor Qsoll auf 0 71 eingestellt sein Mit diesem Wert lassen sich ein flacher Bandpass und eine hohe Dämpfung erzielen um die Butterworth-Topologie widerzuspiegeln Die Werte für R Cund Rq wurden in einem iterativen Prozess gewählt um ein geringes thermisches Rauschen zu erreichen und die Verfügbarkeit von Bauelementen für die Oberflächenmontage zu gewährleisten R = 7 32 kΩ C = Cn Ws R = 44 µF Rq = R Q = 5 2 kΩ Bild 9 Implementierung eines aktiven RC-Tiefpasses basierend auf der Signalflussgraph-Methode Bild 10 Blockschaltbild des LTC6655LN