几年前运放有源滤波器设计思考点

时间:2024-03-27 13:19:47

几年前运放有源滤波器设计思考点

       以上为设计的有源带通滤波器,第一级放大为11倍,第二级放大为5倍。前后两级均采用多重反馈带通滤波器

(无限增益多重反馈)进行,下图为其仿真相位波特图:

几年前运放有源滤波器设计思考点

       从以上仿真图可以看出,在截止频率对应的点的相位为-170°左后,相位裕量为-170-(-180)=10°,此电路很容

易发生自激振荡。在电路调试过程中,没有3K输入时会出现幅值较小的正弦杂波出现。虽然此杂波幅值较小并不影响

功能,但是当时想了很多办法一直去除不掉。

       在分析压控带通滤波电路和多重反馈带通滤波电路时,将低二级改为压控模式,即电路如下:

几年前运放有源滤波器设计思考点

下图为其仿真相位波特图:

几年前运放有源滤波器设计思考点

        从以上相位波特图很容易看出,在截止频率带内最大相位差为±40°,由于输入输出同相位所以其相位范围为

±180°。可知此时相位裕量很有140°左右,在没有输入情况下不会产生自激振荡。

        在分析第一种设计,由于输入和输出采用负反馈其相位已相差-180°,那么留给相位的余量也就是-180°。要确保

截止频率(个人理解待细查,A=1)对应相位与-180°有较大差值,会有一定困难。

        压控带通滤波电路特点:

        1.输入输出信号相位裕量较大,不易产生自激振荡,较稳定。

        2.输入信号放大倍数有限。(自行找公式计算)


        多重反馈带通滤波电路特点:   

        1.输入输出信号相位裕量较小,易产生自激振荡,不太稳定。

        2.输入信号放大倍数较大,可做信号的大幅度放大。(自行找公式计算)

         综合以上两种电路特点,将原有电路第二级改为压控模式。即选择原则如下:

         1.采用多重反馈进行较大倍数幅值放大,并且最好放在第一级;

         2.采用压控模式进行较小幅值放大,并且放到最后一级(最为输出)使信号有较大相位裕量。

         通过以上搭配可以在保证放大倍数相同情况下,相位裕量大大提升达到降低自激振荡的风险。

         备注:以上只是从理论进行仿真进行分析,没有经过实际电路调试验证,但是具有较大的设计参考依据。