Ich mache ein Projekt bei der Arbeit, das einige esoterische Anforderungen hat, insbesondere für einen Hochpassfilter (im Datenerfassungssystem) mit 0,1 Hz (0,07 Hz aufgrund von Einschränkungen der Teileverfügbarkeit).
Im Moment verwende ich eine 22uF-Filmkappe und einen 100K-Widerstand, und die ganze Angelegenheit funktioniert ganz gut. Die Filmkappe ist jedoch enorm (1,240 "L x 0,532" B), und die resultierende Leiterplatte ist wirklich sehr groß (es gibt viele Kanäle).
Ich möchte wirklich nicht zu viel höher für das R im Filter gehen, da es in einen Operationsverstärker geht. Mit dem bestehenden System (OP27, müssen den wirklich niedrigen 1 / f Knie), + -10nA Bias - Strom, erhalten Sie oder 1 mV Offset - aufgrund Bias - Strom.
WIMA stellte früher einige kompakte 22uF 16V-Filmkappen her , die jedoch ersatzlos EOLiert wurden.
Leider ist die Anwendung etwas extrem. Die Kappen müssen extrem niedrigen Temperaturen und hartem Vakuum standhalten können, was meiner Meinung nach bedeutet, dass die Elektrolyse ausgefallen ist.
Stellt jemand große Niederspannungsfilmkappen her (die fraglichen Spannungen sind + -5 V, nichts Großes)? Weiß jemand, wie sich Elektrolyse im Vakuum verhält?
Antworten:
Ich würde analoge Techniken vergessen und DSP verwenden. Bei 0,1 Hz könnte praktisch jede MCU verwendet werden, aber ich würde einen dsPIC verwenden, da ich das MDS-Dienstprogramm zum Entwerfen von dsPIC-Filtern habe. Es schreibt tatsächlich den Code für mich. Es ist billiger, kleiner und kann problemlos im Vakuum betrieben werden.
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Warum muss es eine Filmkappe sein? Warum nicht eine Keramik? Ich bin kein Experte für Vakuum, aber ich denke, sie sollten in der Lage sein, damit umzugehen.
Nach meiner Berechnung benötigen Sie nur 16 µF mit 100 kΩ, um einen 100-MHz-Rolloff zu erzielen. In jedem Fall sollten ein paar 10 µF 20V-Keramiken parallel zu guten Dielektrika funktionieren. Wenn Sie sie über einen kleinen Teil ihres Spannungsbereichs verwenden, bleibt die Kapazität relativ konstant.
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Verwenden Sie anstelle eines RC-Hochpassfilters ein RL-Hochpassfilter. Verwenden Sie statt eines echten Induktors einen Induktivitätsgyrator. Sie können aktive Komponenten (und ein paar viel kleinere Kondensatoren) verwenden, um einen massiven Induktor zu simulieren, der mit Masse verbunden ist, um Ihren Niederfrequenz-Grenzwert zu erhalten. Dadurch sparen Sie viel Platz auf der Platine und die anderen Probleme bei der Verwendung eines großen Kondensators. Hier sind einige Hinweise zu Gyratoren .
Bearbeiten: Hier ist ein Gyrator-RL-Filterdesign für eine Grenzfrequenz von 0,1 Hz, bei dem 2 Operationsverstärker, Widerstände und ein 0,1 uF-Kondensator verwendet werden, um eine 1000-H-Induktivität zu simulieren. Das Gyrator-Design basiert auf dem hier von Jim Thompson.
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Viele EKG- und EEG-Geräte haben "ein sehr kleines interessierendes Wechselstromsignal, das auf ein sehr großes, (langsam) variables" unerwünschtes Nah-Gleichstromsignal moduliert ist - das "Baseline Wander". Da der Herzschlag bis zu 40 Hz abfallen kann, möchten wir normalerweise, dass ein linearer Hochpass alles unter 0,5 Hz abschneidet. a b
Vielleicht könnten Sie die gleichen Techniken verwenden, die sie für ihren Hochpassfilter verwenden:
Servoschleife: Anstatt das Signal durch den Kondensator eines passiven Hochpass-RC-Filters zu leiten, verwenden sie ein aktives Filter, das die Gleichstromkomponente integriert und vom Signal subtrahiert ("Servoschleife"). Ein aktives Tiefpassfilter optimiert irgendwie die Hauptsignalkette, um einen Hochpasseffekt zu erzeugen. Mein Verständnis ist, dass dieser Ansatz auf extrem hohe Widerstände skaliert werden kann - beispielsweise 10 MOhm und 1 uF, um eine Hochpass-Eckfrequenz von ungefähr 0,015 Hz zu erhalten - ohne das Rauschen, das solche hohen Widerstandswerte normalerweise verursachen.
Digitale Filterung: Einige Leute sagen, dass das Wandern von Grundlinien in Software einfacher herauszufiltern ist als in Hardware. a b c
Die Leute von Imac Engineering behaupten, sie hätten eine Hipass-Eckfrequenz von 0,03 Hz. (Siehe Seite "Hochpassfiltersimulation" - wie kann ich direkt auf diese Seite verlinken?)
Das INA322-Datenblatt in Abb. 9 "Vereinfachter EKG-Schaltkreis für medizinische Anwendungen" verwendet eine Servoschleife, die den REF-Eingang ansteuert, um einen Hochpasseffekt zu erzeugen.
Abbildung 37 des INA333-Datenblattes enthält eine weitere Servoschleife .
Abbildung 69 des AD8420-Datenblattes enthält eine weitere Servoschleife : 0,5 Hz Hochpass.
Abbildung 70 des AD8295-Datenblattes enthält eine weitere Servoschleife .
Abbildung 5 von " Optimale Nutzung Ihres Instrumentenverstärkerdesigns " enthält eine weitere Servoschleife.
Der EKG-Prototyp von Matthew Shieh hat eine weitere Servoschleife.
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EPCOS hat auf seiner Website Kondensatoren der Serie Metallized Polypropylene Film (MKP / MFP) aufgeführt . Digikey hat diese Kondensatoren bis zu 110µF !!
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