Really、Really Low Frequency Filterの部品調達

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私は、特に0.1 Hz（実際には部品の可用性の制限により0.07 Hz）のハイパスフィルター（データ取得システム内）に対して、いくつかの難解な要件を持つプロジェクトを実行しています。

現在、私は22uFのフィルムキャップと100Kの抵抗器を使用しています。ただし、フィルムキャップは非常に大きく（1.240インチの長さx 0.532インチの幅）、PCBは非常に大きくなります（チャネルが多数あります）。
オペアンプに入るので、フィルターのRを高くしすぎたくありません。既存のシステム（OP27、非常に低い1 / fニーが必要）、+-10nAバイアス電流を使用すると、 $10*10^{-9}A*100,000\Omega = 0.001V,$ またはバイアス電流による1mVのオフセット。

WIMAは以前、いくつかのコンパクトな22uF 16Vフィルムキャップを製造していましたが、交換せずに製造を終了しました。

残念ながら、このアプリケーションは少し極端です。キャップは、極度の低温と高真空に対応できる必要があります。これは、電解液が切れていることを意味すると思います。

誰かが大型の低電圧フィルムキャップを製造していますか？あるいは、真空中で電解がどのように機能するか知っている人はいますか？

capacitor gyrator

— コナーウルフ
ソース

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帯域幅とは何ですか、0.1Hz以下の必要なロールオフは何ですか、許容通過帯域リップルは何ですか？

— stevenvh 11/07/27

1

低温+真空度=宇宙アプリ？

— stevenvh 11/07/27

@stevenvh-成層圏/中間圏なので、...

— コナーウルフ

望ましいロールオフは6db /オクターブ以上で、重要ではありません。許容通過帯域リップルは可能な限り小さくなります。

— コナーウルフ

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アナログ技術を忘れてDSPを使用します。0.1 Hzでは、実質的にどのMCUも使用できますが、MDS dsPICフィルター設計ユーティリティがあるため、dsPICを使用します。実際にコードを書いてくれます。安価で小型で、真空で問題なく動作します。

— レオン・ヘラー
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サンプリングレートを大幅に下げない限り、コーナー周波数がゼロに非常に近い場合、バイカッド係数で重大な精度の問題が発生する可能性があります。

— マーク・

実行可能なオプションではありません。ここでは、非常に大きな（ゆっくりと変化する）可変DC信号に変調された非常に小さなAC信号を調べています。データ収集システムが処理するのに十分なほど信号を大きくするために、ハイパスの後に100〜1000のゲインがあります。

— コナーウルフ

基本的に、フィルター出力でDSPを行うにはフィルターが必要です。

— コナーウルフ

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それはなぜフィルムキャップでなければならないのですか？なぜセラミックではないのですか？私は真空の専門家ではありませんが、彼らはそれをうまく処理できるはずです。

私の計算によると、100 mHzのロールオフを得るには、100kΩで16 µFしか必要ありません。いずれの場合も、良好な誘電体と並列に接続された2つの10 µF 20Vセラミックが機能します。それらを電圧範囲のごく一部で使用すると、静電容量は適度に一定に保たれます。

— オリン・ラスロップ
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これは実際には0.07234 Hzのフィルターです。設計仕様は0.1 Hzでしたが、利用可能なフィルムキャップにより、10 uFまたは22 uFに減少しました。

— コナーウルフ2011

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@Fake：とにかく、キャップはそれほど正確ではありません。ロールオフ周波数を4桁に固定する方法はありません。2つの値は1/2オクターブしか離れておらず、どちらの方法でも答えは変わりません。だから、セラミックキャップを使用できない理由はありますか？彼らは小さくて安いでしょう。

— Olin Lathrop、2011

私は本当に周波数の前に「〜」を置くべきでした。フィルターの動作を確認するために物事を一掃するだけでは、時間がかかります。膝を正確に測定する必要はありません。それは時間かかります！

— コナーウルフ

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RCハイパスフィルターを使用する代わりに、RLハイパスフィルターを使用しないでください。実際のインダクターを使用する代わりに、インダクタンスジャイレーターを使用してください。アクティブコンポーネント（およびいくつかの非常に小さなコンデンサー）を使用して、グランドに接続された大規模なインダクターをシミュレートして低周波数のカットオフポイントを与えることができます。これにより、ボードスペースを大きく節約し、大きなコンデンサーを使用する他の問題を回避できます。ここにいくつかのメモがありますジャイレータ。

編集：2つのオペアンプ、抵抗、0.1uFのコンデンサーを使用して1000 Hzのインダクターをシミュレートする、0.1 Hzのカットオフ周波数用のジャイレーターRLフィルターの設計を次に示します。ジャイレータのデザインは、ジムトンプソンによるこちらのデザインに基づいています。

— Bitrex
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うーん。ジャイレータローパスとRCローパスの機能の違いは何ですか？

— コナーウルフ

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@Fake Nameハイパスまたはローパス。入力信号がジャイレータで使用されるオペアンプの帯域幅と入力電圧範囲内にある限り、基本的に機能的な違いはほとんどありません。シミュレートされたインダクターは、エネルギーを保存したり、逆起電力を作成したりすることはできませんが、フィルターの場合、これは実際には問題ではありません。

— Bitrex

ジャイレータローパスフィルタを実行するには、フローティングジャイレータまたは「機能に依存する負性抵抗」が必要になります。シミュレートされたインダクタが接地されているため、ハイパスフィルターを実行するためのコンポーネントは実際には少なくなります。

— Bitrex

@Fake Name一見すると、以前に投稿したジャイレータ回路は、1 / fノイズをフィルタリングするのに最適なソリューションではない可能性があります-小信号では問題なく動作しますが、振幅が大きく、周波数が非常に低いため、U2がレールになり、フィルターが動作しなくなります。正しく動作します。コンポーネントの値は、最大入力電圧の変動に基づいて調整する必要があります。

— Bitrex 2011

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多くのEKGおよびEEGマシンには、「非常に大きな（ゆっくりと変化する）変調された非常に小さなAC信号」の不要なDC近くの信号、つまり「ベースラインワンダー」があります。ハートビートは40 Hzまで低下する可能性があるため、通常、線形位相ハイパスで約0.5 Hz未満のすべてを遮断します。a b

おそらく、ハイパスフィルターに使用するのと同じテクニックを使用できます。

サーボループ：ハイパスパッシブRCフィルターのコンデンサーを介して信号を渡す代わりに、DC成分を積分して信号から減算するアクティブフィルターを使用します（「サーボループ」）。アクティブローパスフィルタが何とかハイパス効果を生成する主信号チェーンを微調整します。私の理解では、このアプローチは非常に高い抵抗（たとえば、10 MOhmと1 uF）にスケールアップして、約0.015 Hzのハイパスコーナー周波数を得ることができます。
デジタルフィルタリング：一部の人々は、ベースラインワンダリングはハードウェアよりもソフトウェアでフィルタリングする方が簡単だと言います。a b c

量Imacエンジニアリングの人々は、彼らが0.03ヘルツのHIPASSコーナー周波数を持っていると主張します。（「ハイパスフィルターシミュレーション」ページを参照してください。そのページに直接リンクするにはどうすればよいですか？）

図9 のINA322データシート「医療アプリケーション用の簡略化されたECG回路」では、REF入力を駆動するサーボループを使用してハイパス効果を生成しています。

INA333データシートの図37別のサーボループがあります。

AD8420データシートの図69 0.5 Hzハイパスという別のサーボループがあります。

AD8295データシートの図70別のサーボループがあります。

「計測アンプの設計を最大限に活用する」の図5は、別のサーボループがあります。

Matthew Shieh のECGプロトタイプには、別のサーボループがあります。

— デビッドカリー
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EPCOSのウェブサイトには、金属化ポリプロピレンフィルム（MKP / MFP）シリーズのコンデンサが掲載されています。Digikeyはこれらのコンデンサを最大110µFまで持っています!!

— MikeJ-UK
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私はこれらについて知っています。しかし、それらは非常に大きいです-22uFはPCピン間の37.5 mmであり、これは私が持っているもので私が抱えている問題です。

— コナーウルフ2011