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[参考译文] OPA355:滤波器设计

Guru**** 2766425 points

Other Parts Discussed in Thread: TLV365, TINA-TI, TLV2365, THS4551

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1612265/opa355-filter-design

部件号: OPA355
主题中讨论的其他器件: TINA-TITLV2365、TLV365、 THS4551

我想设计一个截止频率为 2MHz 的四阶贝塞耳低通滤波器 MFB 拓扑。 尽管我输入 2MHz 作为目标截止频率、滤波器设计工具也会显示 2.547MHz 的最终目标频率、  

我还参考了 TI 的文档、并使用提供的公式计算了电阻值和电容值。 但是、当我使用标准频率比例因子 (FSF) 时、最终的设计无法提供正确的截止频率。 只有当 I 设置 FSF = 1 时、计算得出的电阻和电容值才会产生接近 2MHz 的截止频率。“  

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  1. “我的另一个问题是、我是否可以在第一级使用有源滤波器、在第二级使用 RLC 网络。 这是否可取?
    此外、您能否建议一款适用于设计增益为 10 的 2MHz 截止滤波器的差分运算放大器?“
  2. 对于低噪声并保持恒定群延迟、最适合的群延迟(Sallen-Key 拓扑或 MFB 拓扑)
  3. “选择电阻值时、电阻实际上可以低到多低?“

 

 

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好 Sruthi、

     感谢您使用我们的工具并查看我们 的文档。 我建议使用滤波器工具作为起始值、然后在仿真中调整无源器件、因为滤波器工具使用理想的放大器。 另外、在工具的下一个窗口中、您可以选择特定的放大器来调整带宽。  

      对于您的问题:

    1.  是的、您是对的、您可以通过放大器使用二阶有源滤波器、然后使用二阶无源 RLC 滤波器。 或者、如果您的应用尺寸受限、您可以有一个双级联放大器将两者都作为二阶有源滤波器。 提及差分放大器时、是否需要差分输入至差分输出放大器(全差分放大器,FDA)? FDA 可用于驱动差分输入 ADC。  
    2. 为了更好地保持平坦/恒定的群延迟、您选择的滤波器类型贝塞耳是合适的选择。 若要在 Sallen-Key 和 MFB 拓扑之间进行选择、需要考虑以下几个因素:
      1. 如果应用由于负载敏感型输入源而需要单位增益、同相输出和高输入阻抗、则 Sallen-Key 将是理想的选择
      2. 如果应用需要低噪声(尤其是在高增益时)、较低的失真、对元件变化的敏感度较低以及在较高频率下具有更好的响应、则 MFB 是理想选择。  
    3. 我们首先始终建议尝试遵循电气特性/图的器件数据表中使用的电阻值。 根据需要降低电压。 实际上、在实践中、500m Ω 或 1 Ω 电阻器是我们建议使用的最小值。  

      我们可以帮助设计滤波器。 您是否需要单端差分输出? 您的电源电压范围是多少?  

    谢谢您、

    Sima  

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    “感谢您的回答、Sima。

    1. 我的第一个问题是:为什么在使用文档中提供的公式计算电阻值和电容值时无法获得正确的截止频率? 如前所述、我要修正 FSF、Q 和所需的 fc、然后假设 R 并求解 C。但当我使用这些值对电路进行仿真时、得到的 fc 与目标不匹配。 为了进行交叉验证、我选择了 TI 的模拟滤波器设计器。 即使我输入 2MHz 作为目标截止频率、该工具也会在内部将其移到 2.6MHz 附近。 我想了解为什么会发生这种情况、以及我的设计方法出现了什么问题。

    2. 您能否提供文档或指南来说明何时最好使用第一个有源级、然后使用无源 RLC 级、以及何时两个级都应该处于有源状态? 我想知道每种方法的优势和应用、以及根据我的要求推荐哪种方法((fc =<xmt-block1> 2MHz</xmt-block>,低噪声,方波输入)。 2MHz。

    3. 我还需要建议使用单端转差分转换器。“**

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    您好 Sruthi、

    1. 我查看了这些计算结果、是的、它将截止频率移到了一个称为固有频率的项是正确的。 对于贝塞耳滤波器、其主要设计是保持尽可能平坦的群延迟、进而尽可能 对应于线性相位响应。 这意味着、它具有您在表中为任何 n 阶响应共享的标准值(FSF 值)。 它的目的不是达到特定的截止频率(或具有急剧下降的截止频率)、这将是不同的滤波器响应 、例如切比雪夫滤波器。  

    2. 我找不到有关无源滤波器与有源滤波器的详尽文档、本应用手册对此进行 了简要讨论:链接。 总的来说、由于向源极提供了一个“缓冲“元件、我们通常建议第一级为有源滤波器(但对于 MFB,这将降低至您的输入电阻器)。 则第二级可以是有源/无源。 如果 RLC 滤波器中的电感器太大、这使得应用变得昂贵/更大、我们通常会看到第二级有源滤波器。 现在、采用双放大器更具空间/成本效益。 当不能使用额外的外部电源时、RLC 滤波器可用于较高的滤波器阶数和较高的频率。  

    3. 以下是适用于单端或差分端设计的 MFB 贝塞耳滤波器的一些建议设计:(下面随附了 TINA-TI 文件)

      第一种设计是使用双通道 TLV2365 的四阶有源滤波器:




      e2e.ti.com/.../TLV2365–2MHz TSC-Bessel-Filter.tSC

      第二种设计是 使用单通道 TLV365 的二阶有源滤波器+二阶无源滤波器




      e2e.ti.com/.../TLV365–2MHz TSC-Bessel-Filter-_2B__RLC.TSC


      第三种设计是使用 TLV365 + THS4551 实现差分输出的四阶有源滤波器


      e2e.ti.com/.../TLV365–2MHz TSC-Bessel-Filter-_2B_-FDA.TSC

    谢谢您、
    Sima