Aktive differentielle Audio Filter

In der professionellen Audio Technik sind oft nicht nur die Ein- und Ausgänge differentiell auslegt sondern auch die interne Verarbeitung. Man denke nur an ADC Eingänge und DAC Ausgänge. Von namhaften Halbleiterherstellern gibt es voll differentielle Operationsverstärker für diesen Zweck. 

Für sie habe ich insgesamt vier verschiedene Filterplatinen entwickelt, die ich hier vorstellen möchte. Sie haben den gleichen Formfaktor und können in jeder Richtung aneinander gereiht und auch gestapelt werden.

Als erstes ein Tiefpassfilter 4. Ordnung mit zwei ICs. Für die Kondensatoren im Filter sind jeweils zwei parallel geschaltet um den geforderten Wert aus der Filter Entwicklungssoftware möglichst gut realisieren zu können. Am zweiten Verstärker kann man eine Common Mode Spannung zuführen um einen ADC optimal ansteuern zu können.

Die Ein und Ausgänge sind auf vierpolige Buchsenleisten geführt. 

An jeder Seite gibt es einen dreipoligen Stecker für die symmetrische Stromversorgung von typischerweise +-12 V. An jedem IC befinden sich 100 nF Abblockkondensatoren, an den Supply Steckern auch 22 uF Tantal. Zwei LEDs zeigen das Vorhandensein der Betriebspannungen.

Für alle Filter gilt, dass die Widerstände vom Typ Dünnschicht und die Kondensatoren COG sein müssen. Ein einziger X7R (oder ähnliches) Kondensator verdirbt die ganze Performance.

Das Gegenstück ist ein Hochpassfilter 4. Ordnung.

Als Drittes gibt es eine Kombination eines Hochpasses zweiter Ordnung gefolgt von einem Tiefpass zweiter Ordnung. Um zum Beispiel den Frequenzgang sowohl nach unten und oben zu begrenzen.

Bei der vierten Variante wird die Eingangsstufe von zwei Single Ended OPs gebildet, gefolgt von einem Tiefpass zweiter Ordnung mit einem voll differentiellen Verstärker. Diese Variante ist gut geeignet um aus einem Single Ended Signal ein differentielles zu machen. Den Tiefpass kann man durch Nichtbestücken der Filter Kondensatoren auch als reinen Verstärker benutzen.

Für die Stromversorgung habe ich auch eine Platine mit Spannungsregler entwickelt, die nahtlos an die Filterplatinen angeschlossen werden kann.

Falls jemand Interesse hat ich habe noch einige Leerplatinen und bin bei der Filterdimensionierung gerne behilflich.

Bilder der Schaltpläne, Layouts und Platine befinden sich im Anhang