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[求助] 求推荐单运放实现二阶或二阶以上高增益(32dB)有源低通滤波器方案

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一粒金砂(中级)

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楼主
发表于 2019-11-27 11:09 | 只看该作者 |只看大图 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 向阳xl 于 2019-11-27 15:24 编辑

问题由来:为了简化电路及降低成本,希望实现单电源供电的有源二阶低通滤波器供给单片机AD采集。

用25m欧的电流采样电阻, 获得的电压最大围为0——75mv。

为了同步实现放大与滤波,需要增益为32dB(40倍)的放大器,同时为了取得良好的滤波效果想要采用有源滤波。 

而且要直接输入单片机AD,电路结构得采用同相输入。

设计疑问:

对模电理解较浅。 看过本论坛的漫话有源滤波器,看了大多资料也是讲压控电压源和多路反馈这两种结构, 多是设计成巴特沃斯和切比雪夫型的。

压控电压源这个是同相输入,正反馈。 但是它的增益不能太大(小于3)。 

多路反馈这个结构不稳定,而且它是从反相端输入,在单电源情况下无法放大正信号,又或者得加偏置。 

查资料找到一个椭圆滤波器设计,二阶加上输入输出端的两个一阶构成四阶滤波器,增益32dB,截止频率10HZ 。(如下图所示)用multisim仿真了,效果也较理想。拟采用这个方案。(我实际中去掉了输出部分的一阶滤波器,实际上是三阶。仿真变化不大) 

想要请教下大家这个设计方案是否可行,有没有可靠更简单的方案推荐呢?

 

 

此帖出自模拟电子论坛


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maychang

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沙发
发表于 2019-11-27 12:52 | 只看该作者

只要楼主选择的运放输入输出均为轨到轨,失调电压能够满足测量精度要求,此电路好像没有多大问题。



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maychang

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板凳
发表于 2019-11-27 15:19 | 只看该作者

按照楼主的要求,好像不一定非用有源滤波,是否可以用三阶甚至四阶无源滤波,再加一级40倍宽带放大?

点评

请问为什么常见的二阶滤波器电路结构是压控电压源和无限增益这两种呢? 设计成这种椭圆滤波器是在实际应用中不可靠吗?  我这电路是做毕业课题,奔着设计个控制器去的。  详情 回复 发表于 2019-11-27 15:39
好的,谢谢您在一二楼的回复及建议。 确实是的,要考虑简化,一二阶无源滤波加上一个放大也是可以的。   就是又想少用运放,又觉得有源滤波更可靠。 思维定势就想实现这样的滤波加高增益的电路  详情 回复 发表于 2019-11-27 15:38


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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2019-11-27 15:38 | 只看该作者
maychang 发表于 2019-11-27 15:19 按照楼主的要求,好像不一定非用有源滤波,是否可以用三阶甚至四阶无源滤波,再加一级40倍宽带放大?

好的,谢谢您在一二楼的回复及建议。

确实是的,要考虑简化,一二阶无源滤波加上一个放大也是可以的。  

就是又想少用运放,又觉得有源滤波更可靠。 思维定势就想实现这样的滤波加高增益的电路。

(其实主要是之前遇过设计无源滤波加一级放大时老板给的建议是二者合并成有源滤波放大。 但与此处的一点不同是不需要这么高增益,所以当时能用压控电压源电路解决。 )

如果此处也没有达到节省元器件的目的,那其实可以考虑无源滤波加放大吧?



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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2019-11-27 15:39 | 只看该作者
maychang 发表于 2019-11-27 15:19 按照楼主的要求,好像不一定非用有源滤波,是否可以用三阶甚至四阶无源滤波,再加一级40倍宽带放大?

请问为什么常见的二阶滤波器电路结构是压控电压源和无限增益这两种呢?

设计成这种椭圆滤波器是在实际应用中不可靠吗? 

我这电路是做毕业课题,奔着设计个控制器去的。

点评

常见的二阶滤波器采用压控电压源和无限增益两种,是因为这两种滤波器的电路结构比较成熟,参考资料较多,设计计算都比较简单。但是这两种结构的缺陷或限制也是很显然的,所以在一些有特殊需求的场合,还是常常用到其  详情 回复 发表于 2019-11-28 11:36
请问为什么常见的二阶滤波器电路结构是压控电压源和无限增益这两种呢? 设计成这种椭圆滤波器是在实际应用中不可靠吗?    椭圆滤波器是指滤波器的传输函数符合椭圆函数的特征,与椭圆滤波器并列  详情 回复 发表于 2019-11-27 16:09


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maychang

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发表于 2019-11-27 16:09 | 只看该作者
向阳xl 发表于 2019-11-27 15:39 请问为什么常见的二阶滤波器电路结构是压控电压源和无限增益这两种呢? 设计成这种椭圆滤波器是在实际 ...

请问为什么常见的二阶滤波器电路结构是压控电压源和无限增益这两种呢?

设计成这种椭圆滤波器是在实际应用中不可靠吗? 

 

椭圆滤波器是指滤波器的传输函数符合椭圆函数的特征,与椭圆滤波器并列的是巴特沃斯、古比雪夫……

我并不认为椭圆滤波器有什么不可靠之处。

进一步问题,可以向gmchen老师请教。



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五彩晶圆(中级)

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发表于 2019-11-28 11:36 | 只看该作者
向阳xl 发表于 2019-11-27 15:39 请问为什么常见的二阶滤波器电路结构是压控电压源和无限增益这两种呢? 设计成这种椭圆滤波器是在实际 ...

常见的二阶滤波器采用压控电压源和无限增益两种,是因为这两种滤波器的电路结构比较成熟,参考资料较多,设计计算都比较简单。但是这两种结构的缺陷或限制也是很显然的,所以在一些有特殊需求的场合,还是常常用到其他结构的电路的。

另外,椭圆滤波器是指其滤波特性用椭圆函数逼近,压控电压源或无限增益是指电路结构,这两者没有必然联系。

椭圆滤波器与巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器的主要区别在于前者在阻带存在零点,而后两者均为全极点滤波器。由于在阻带存在零点,所以椭圆滤波器的过渡带比后两者要陡峭,但是它的时域特性或者说相频特性比后两者差。

点评

关于其它电路结构,请问您有推荐或是推荐去参考学习的资料吗?  详情 回复 发表于 2019-11-30 09:35


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五彩晶圆(中级)

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发表于 2019-11-28 13:40 | 只看该作者

理论上说,4阶滤波器是不能随便去掉一节变成3阶滤波器的,因为各滤波节的零极点是相互影响的,直接去掉一个滤波节将改变整个滤波器的频率特性。所以最好的做法是重新设计。不过如果对于频率特性的要求不高,那么仿真一下,能满足要求也就行了。

点评

好的,非常感谢您的讲解。我再去深入理解一下原理与计算去。  详情 回复 发表于 2019-11-30 09:32


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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2019-11-30 09:32 | 只看该作者
gmchen 发表于 2019-11-28 13:40 理论上说,4阶滤波器是不能随便去掉一节变成3阶滤波器的,因为各滤波节的零极点是相互影响的,直接去掉一个 ...

好的,非常感谢您的讲解。我再去深入理解一下原理与计算去。



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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2019-11-30 09:35 | 只看该作者
gmchen 发表于 2019-11-28 11:36 常见的二阶滤波器采用压控电压源和无限增益两种,是因为这两种滤波器的电路结构比较成熟,参考资料较多, ...

关于其它电路结构,请问您有推荐或是推荐去参考学习的资料吗?



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