Dabei handelt es sich nicht um einen unbekannten Film von Steven Spielberg,
sondern um eine Form des GIC, des "general impedance converters".
FDNR steht für "frequency dependant negative resistance/resistor", auf Deutsch etwa "frequenzabhängiger negativer Widerstand".
Nach meiner Ankunft in Japan vor mehr als 40 Jahren war das erste, was ich machte: eine Stereoanlage zu kaufen, um Musik zu hören.
Als nächstes wurden Geschäfte ausfindig gemacht, wo man elektronische Bauteile kaufen konnte,
und nahezu gleichzeitig habe ich in Buchläden die Regale nach Büchern über Elektronik durchgesehen.
In einem der ersten Bücher, die ich in jener Zeit erwarb - es war über Opamps - handelte ein kleines Kapitel vom GIC/NIC,
und da wurde auch der FDNR erwähnt. Schon damals ging von der Schaltung ein eigenartiger, fast ist man versucht zu sagen 'erotisierender' Reiz aus,
die Möglichkeiten, die dieses Konzept bot, faszinier(t)en mich bis auf den heutigen Tag.
In Tiefpassfiltern für NF steht man vor dem Problem, eine schwebende Spule (inductor) elektronisch zu ersetzen,
da die elektronische Nachahmung meist einseitig mit Masse verbunden ist.
Zwar trifft dies auch auf den FDNR zu, allerdings kommt man mit ihm durch die in ihm realisierte s-Transformation ohne Spulennachahmung aus.
Die Berechnung eines Filters mit FDNR ist nicht trivial, sie ist - wie man im Englischen sagt - "NOT for the faint of heart".
Es sind schon einige Kenntnisse notwendig, daher gehe ich nicht weiter darauf ein.
Die hier vorgestellte Schaltung ist ein mehrstufiges Tiefpassfilter für 1kHz, gefüttert von einem 1kHz-Rechteckgenerator.
Ich habe dabei bewusst auf eine ideale Rechteckwelle mittels voltage source verzichtet, stattdessen einen einfachen Oszillator mit Opamp entworfen.
Eine Rechteckwelle hat vorwiegend ungeradzahlige Harmonische, also ausser der Grundwelle Harmonische bei 3, 5, 7, 9 kHz usw.
Die mittels der drei FDNRs erzeugten Dips habe ich so gelegt, dass sie bei 3kHz und 5kHz zu liegen kommen
und auch einen für 2kHz angelegt.
Am Ausgang entsteht eine Sinuswelle, deren Harmonische unter -90dB liegen.
Der FFT-Plot bestätigt die sehr geringe Verzerrung:
Total Harmonic Distortion: 0.002867%(0.000000%)
Ich habe mal die Werte der einzelnen Harmonischen zum leichten Vergleich im FFT-Plot notiert.
All das nur als ein Beispiel dafür, was man mit einem FDNR so machen kann.
Einige Bauteile liegen als Subcircuit vor, andere habe ich als HB (hierarchical block) eingesetzt,
wobei - wie die Netliste zeigt - der HB eigentlich ein "verkappter" Subcircuit ist.
Wegen der Vielzahl der Dateien befindet sich alles in einem Archiv. Wer Lust zu eigenen Experimenten hat, muss sich das herunterladen.
Für die Ausführung verantwortlich ist die Datei "FDNR_SineGen.asc". Die Dateien mit ". . . HB.asc" sind hierarchische Blocks.
Um bei der (voreingestellten) AC-Simulation die vorskalierte Plotdatei zu laden, bitte das PLOT-Fenster aktivieren und die SPACE-Taste drücken.
Für die TRAN-Simulation bitte die AC-Direktive de-aktivieren, die TRAN-Sim aktivieren
und im Schaltplan das Label "in" von V1 an den Spannungsteiler R10-R11 anheften.
RudiS
sondern um eine Form des GIC, des "general impedance converters".
FDNR steht für "frequency dependant negative resistance/resistor", auf Deutsch etwa "frequenzabhängiger negativer Widerstand".
Nach meiner Ankunft in Japan vor mehr als 40 Jahren war das erste, was ich machte: eine Stereoanlage zu kaufen, um Musik zu hören.
Als nächstes wurden Geschäfte ausfindig gemacht, wo man elektronische Bauteile kaufen konnte,
und nahezu gleichzeitig habe ich in Buchläden die Regale nach Büchern über Elektronik durchgesehen.
In einem der ersten Bücher, die ich in jener Zeit erwarb - es war über Opamps - handelte ein kleines Kapitel vom GIC/NIC,
und da wurde auch der FDNR erwähnt. Schon damals ging von der Schaltung ein eigenartiger, fast ist man versucht zu sagen 'erotisierender' Reiz aus,
die Möglichkeiten, die dieses Konzept bot, faszinier(t)en mich bis auf den heutigen Tag.
In Tiefpassfiltern für NF steht man vor dem Problem, eine schwebende Spule (inductor) elektronisch zu ersetzen,
da die elektronische Nachahmung meist einseitig mit Masse verbunden ist.
Zwar trifft dies auch auf den FDNR zu, allerdings kommt man mit ihm durch die in ihm realisierte s-Transformation ohne Spulennachahmung aus.
Die Berechnung eines Filters mit FDNR ist nicht trivial, sie ist - wie man im Englischen sagt - "NOT for the faint of heart".
Es sind schon einige Kenntnisse notwendig, daher gehe ich nicht weiter darauf ein.
Die hier vorgestellte Schaltung ist ein mehrstufiges Tiefpassfilter für 1kHz, gefüttert von einem 1kHz-Rechteckgenerator.
Ich habe dabei bewusst auf eine ideale Rechteckwelle mittels voltage source verzichtet, stattdessen einen einfachen Oszillator mit Opamp entworfen.
Eine Rechteckwelle hat vorwiegend ungeradzahlige Harmonische, also ausser der Grundwelle Harmonische bei 3, 5, 7, 9 kHz usw.
Die mittels der drei FDNRs erzeugten Dips habe ich so gelegt, dass sie bei 3kHz und 5kHz zu liegen kommen
und auch einen für 2kHz angelegt.
Am Ausgang entsteht eine Sinuswelle, deren Harmonische unter -90dB liegen.
Der FFT-Plot bestätigt die sehr geringe Verzerrung:
Total Harmonic Distortion: 0.002867%(0.000000%)
Ich habe mal die Werte der einzelnen Harmonischen zum leichten Vergleich im FFT-Plot notiert.
All das nur als ein Beispiel dafür, was man mit einem FDNR so machen kann.
Einige Bauteile liegen als Subcircuit vor, andere habe ich als HB (hierarchical block) eingesetzt,
wobei - wie die Netliste zeigt - der HB eigentlich ein "verkappter" Subcircuit ist.
Wegen der Vielzahl der Dateien befindet sich alles in einem Archiv. Wer Lust zu eigenen Experimenten hat, muss sich das herunterladen.
Für die Ausführung verantwortlich ist die Datei "FDNR_SineGen.asc". Die Dateien mit ". . . HB.asc" sind hierarchische Blocks.
Um bei der (voreingestellten) AC-Simulation die vorskalierte Plotdatei zu laden, bitte das PLOT-Fenster aktivieren und die SPACE-Taste drücken.
Für die TRAN-Simulation bitte die AC-Direktive de-aktivieren, die TRAN-Sim aktivieren
und im Schaltplan das Label "in" von V1 an den Spannungsteiler R10-R11 anheften.
RudiS
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