[参考译文] OPA859：具有两个2极 Sallen &放大器的4极 LPF；Keywon 和#39；t 仿真正确

不附加任何内容、如果您压缩 LTSpice 文件并附加该文件、我也可以使用该文件。 通常情况下、MFB 滤波器的2级将更好地工作。 此外、该在线滤波器工具不会尝试根据要求挑选最合适的器件。 几乎当然、如果较慢的部分能够工作、

e2e.ti.com/.../LPF.zip

随附 LPF.obj 的.zip 文件

MFB 仿真是否优于 Sallen & Key？

实际上、我在 LTPSpice .asc 文件之后、我还不想通过 PSpice for TI 工作。 我曾尝试打开该文件、但它尝试了-但在 OrCAD 流程中从未打开过该文件。  

e2e.ti.com/.../4_2D00_pole_5F00_Butterworth2.zip

压缩的.asc 文件

感谢 Mark、是的、在 LTSpice 中运行良好、请注意100MHz 时的上升部分、由于电容中的馈通、SKF 始终受到比 MFB 更差的阻带抑制。  

因此、为了进行此更新、我首先使用旧的 FilterPro 工具来设置四阶巴特沃斯的极点位置  

这里显示了该工具内置的超高 GBP (并转移到当前在线 TI 工具)

在我为 Intersil 在线设计工具开发的 MFB 工具中、很容易重复此操作。通常、我将较高的 Q 级放在第一位以获得较低的集成噪声、是的、学术界认为相反的是为了避免第一级的过冲削波。 这很容易避免、但较高的积分噪声是通过 Q 升序内置的  

我计算出、我需要至少50MHz 的 GBP 来实现此目的、但这也使用了 GBP 调整流程-我在 LTSPICE 文件中看到10V 电源(OPA659无法实现此目的)。 我想 OPA2810可能会这样做、嗯、我的工具似乎是坏的。 但您可以使用 OPA2810尝试这些 ADI RC 值

感谢您提供信息。 但是、唉、我在公司的前身实现了具有2个单位增益 Sallen 和 Key 结构的4极巴特沃斯响应、这正是 PCB 目前的布局、希望在4MHz 角获得正确的 R&C 值。 我对具有单位增益 Sallen 和 Key 的滤波器进行的手工分析(通过 Excel)显示了 TI 滤波器解决方案(具有高 Q 第二级)的效果非常好(ADI 设计工具不多、第一级具有高 Q 级)、这是一个完美的数学情况。 我了解您对峰值的关注、但现在我重点关注转角频率、而不是阻带抑制。 那么、我想知道、如果这更多地是因为仿真在使用正确的值时不起作用、实际上、在构建和测试时、该设计可以根据需要在转角频率下工作吗？ 我了解 MFB 结构的优势、但我想了解我现在可以使用 Sallen & Key 实现多远的距离。

好的、我有一个较旧版本 的 MFB 正在工作、但在我打开的较新版本中、错误比我多。 它现在报告的最小 GBP 为240MHz。 但是、SKF 将允许使用电流反馈解决方案-如果您只能放置反馈 R  

因此、如果您希望在大约250MHz 带宽下获得10V 电源单位增益稳定的 VFA、可能需要 OPA2822。  

现在、如果您在计算时不考虑放大器带宽、您可能会获得理想的结果、但您不会在电路板构建中进行计算。 在某处、我有一个考虑带宽的 SKF 设计流程、但我长时间没有使用- ADI 工具允许您调整放大器 BW 的 RC、 这可能是它所做的-只需强制该设计达到与 OPA2822相同的速度、并找到这些 RC 值即可。 ADI 解决方案的流程比基于1989年 FilterPro 解决方案的 TI 工具复杂得多。  

我在不使用 GBWP 进行计算、但对我来说、仅当您具有足够大的增益、至少可达到转角频率的10倍时、才会影响阻带抑制、我将其称为"最终抑制"。

但是、我仍然需要查看是否可以使 Sallen 和 Key 结构正常工作、如上所述。 我想我问-如果数学表明转角正确、这是否也是经测试的电路性能、但仿真不好？ 我想我尝试将设计公式与仿真和实际性能联系起来。 有什么想法吗？

在这方面有许多方法是错误的、您需要在设置外部输入电容器时包含 V+输入 C -大多数这些较高速的器件、例如某些负载至少为200欧姆  

由于运算放大器带宽限制、实际形状始终偏离理想运算放大器 RC。  

Mark、您好！

不要忽略 OPA858的0.62pF 共模输入电容。 这会增加10pF 滤波器电容。 当我将其考虑在内时、频率响应变为正确：

e2e.ti.com/.../mark_5F00_opa859.TSC

Kai

尊敬的 Kai：

在高频下使用 Sallen 和 Key 结构时、我忘记了这个问题-由于放大器的滤波电容很小、因此您必须增加放大器的输入电容。 让我试一下。 您附加了一个文件- mark_opa859.TSC -那是什么？ 我似乎无法打开它。

此外、我在使 TI PSpice 与该电路一起运行时遇到了困难-似乎不会收敛-有任何有关如何使其运行的想法？

Mark、您好！

抱歉、这是 TINA-TI 创建的文件。 TINA-TI 是免费的、可在此处下载：

https://www.ti.com/tool/TINA-TI

TINA-TI 是以前的 TI 仿真工具、如果我没有错、不久将被 TI PSpice 取代。

抱歉、我目前还不熟悉 TI PSpice。

Kai

尊敬的 Kai：

我转到 TINA-TI、它相当不错。 我导入了.tsc、它运行良好。 一个问题-当我询问 AC Analysis/AC Transfer Characteristic 时、我希望得到一个图、但当我运行它时、它会生成4个图、而不是1个图、并且我无法弄清楚这4个图是什么、因为它们都引用了 VF1。 您能解释一下吗？ 谢谢。

Mark、您好！

我已将 C2和 C4配置为"控制对象"、并将其从9.3pF 步进至10pF。 这给出了四条曲线。 用鼠标指针转到曲线上、并观察 TINA-TI 窗口底部任务栏中的消息。

要将组件配置为"控制对象"、请单击"分析"和"选择控制对象"。 单击问题的组成部分、然后单击"..."。

如果您不需要这些控制对象、请删除 C2和 C4并使用新的电容器。

Kai

尊敬的 Kai：

在布线上移动、我会看到它们是如何在原理图窗口底部定义的。 但我想修改步进参数、我该怎么做？ 如何查看哪些项目被设置为控制对象以及它们的参数是什么？ 在运行仿真之前、似乎无法查看已定义的控制对象。 有什么想法吗？

标记

Mark、您好！

要查看参数、请再次单击"Analysis"和"Select Control Object"。 然后单击问题的组成部分并单击"..."：

Kai

谢谢、我看到了这一点-但是、是否有任何方法仅仅查看原理图或下拉列表来了解哪些项目是控制对象？ 或者您是否必须检查每个组件？

Mark、您好！

我随附 TINA 有关参数步进的文档；您可以使用 Ctrl+F 组合的"参数步进"短语来查找文档中的正确位置。   

e2e.ti.com/.../ADVANCED-TOPICS-MANUAL.pdf

简而言之、我的经验表明、大多数数字参数都可以作为控制对象并被单步执行、就这样说。

我还在附加一个指向 TI 控制对象视频的链接、仅供后续可能认为此论坛有用的人使用。   

https://training.ti.com/sweeping-parameters-tina-titm-simulator

最棒的

阿尔茨

谢谢您、Alec、

但是、为了回到这个线程的最初概念、我希望在您的滤波器设计工具中找到有关如何选择电路值的更多信息。 例如-在本例中、我知道我需要一个4极巴特沃斯-该传递函数 H 是众所周知的。 我如何从这一点转到 Sallen & Key 结构中的 Rs & Cs？ 我不是在寻找您的设计工具的内部工作、只是一篇关于所用方法的突出理论文章。 作为另一个示例、您的配置适用于第一级中的低 Q 电路、第二级中的高 Q 电路、而模拟器 件具有相反的滤波器设计工具。 只是想知道有关设计选择和流程的所有细节、而不是盲目使用在线工具。 如果您能向我指出任何内容、我们将不胜感激。 谢谢。

TI 在线工具基于早在1989年就由 BurrBrown 完成的老得多的 FilerPro。 这是一个非常大的区域、但您可能会在本文档中找到一些内容、r

e2e.ti.com/.../sbfa001c_5F00_filterpro-users-guide.pdf

学术极点定序为低到高 Q、用于削波。 我(显然是 ADI)决定将其翻过来以降低集成噪声、下面是有关此主题的示例应用简报、我在其中使用 ADI 示例来展示可能的改进、这些内容已开始从网络中消失、 但我在这里有一个 AN1580的副本、  

e2e.ti.com/.../Testing-Filter-Designer-for-gain-and-Q-sequencing-AN1580.pdf

我在 Interesil 发布了很多有关高级滤波器设计的文章、这里我找到了一篇、这里有一个更详细的讨论、  

https://www.edn.com/advanced-considerations-for-gain-and-q-sequencing-in-multistage-lowpass-active-filters/

https://www.electronicdesign.com/archive/article/21791804/move-beyond-active-filter-design-mythology-to-improve-your-discrete-opampbased-designs

Mark、您好！

www 中充满了4极巴特沃斯滤波器的示例。 我更喜欢每级具有两个相同电阻器和1V/V 增益的电路 您可以从 www 轻松获取筛选器、并根据您的需求进行调整。 这不是火箭科学。 您始终能够仿真您的电路、以查看正在发生的情况...

选择足够高的电容值、以便 OPAMP 的+输入电容主导 OPAMP 的输入电容。 10pF 滤波器电容与1pF 输入电容结合使用不是一个好选择！

选择足够大的电阻器、以便驱动运算放大器不会与驱动电流有关。 您可以在仿真中轻松检查流动电流。

在大多数情况下、首先出现的情况无关紧要。 两者都有其优缺点。 高 Q 电路始终表现出更大的振铃和更大的过冲。 因此、为了防止削波、低 Q 电路通常用于第一级。

但是、正如 Michael 已经提到的、在第二级中使用低 Q 电路可以提供更低的噪声。

Kai

Kai、当您着手设计自动化在线设计工具时、您首先发现自己受到了限制-实际上、无限范围的 RC 组合可以达到标称滤波器目标、任何一组 Q 和增益定序都可以实现多级形状。 当您更深入地展开时、如果您在同一个目标上工作、则可以具有更好的动态范围和灵敏度来达到该目标。 这基本上是在生产过程中自由动态范围改进、但不是在设计工作中。  

有一段时间没有查看过那里的内容、但我在几年前通过了一些行业工具测试、这两篇文章介绍了这些内容、  

https://www.edn.com/testing-op-amp-tools-for-their-active-filter-design-accuracy-and-dynamic-range/

https://www.edn.com/active-filter-design-tools-shootout/

Mike -当您撞到头上的指甲时、我正在输入回复。 二阶系统的分母为 s、其中系数表示 fc 和 Q。您还可以使用 Sallen 和 Key 等式将它们与 R1、R2、C1、C2和 K 匹配。因此、您有2个等式、其中5个未知。 正如您所说的那样-这种情况没有受到充分限制。  可以完成简化(等于 Rs、相等 Cs、单位增益等)、但每个简化都有斜升。 我也不确定什么时候可以使用单位增益配置、什么时候不能使用。 我将通读参考文件、但如果您对这些约束性概念和影响有更多见解、这就是我所期望的。 谢谢。

标记

e2e.ti.com/.../6507.4_2D00_pole_5F00_Butterworth2.zip

随附了 ADI 滤波器工具设计与 TI 滤波器设计工具的 LTSpice 仿真的.zip 文件。 我使用了 LT1810放大器、因为这是我们之前选择的放大器-还有一个 SIM 版本、建议使用 ADI 设计的 AD8032 (我认为 LT1810更好)。 放大器输入端电容的设计值为10pF、但我使用了8.2pF 标准值、其余部分由放大器输入电容组成。 另请注意-在每个4极电路下方、只有第二级也经过了仿真、因此我可以单独查看每个级、以查看哪个级是峰值等 我认为 TI 滤波器设计的性能更好、最明显的是阻带抑制。 这就是我所说的-如何选择 Rs & cs 以实现最佳设计？

好的、我假设设计工具在 V+输入端提供10pF 的电容、这里我调整了 LT1810版本以收回它具有的2pF 电容(每个 V+输入端为8pF)、并仅探测那些四阶输出、对于 ADI 和 TI RC 选择、在截止频率处非常相同。 是的、TI 的 R 越高(噪声越大)、阻带就越好

在这里、我运行了 ADI LT1810 4阶积分192uVrms 的输出噪声

对于使用 LT1810的 TI 价值观、是的、这是您通过较高的 Q Last 得到的结果、225uVrms -不是很大的变化、但早期的 ADI 就像相同的四阶形状的自由 SNR 改进一样。  

因此、您说 ADI 设计具有较低的噪声、但会以阻带抑制为代价、对吧？ 好的、但不断被掩盖的是：Rs & Cs 的选择是如何针对这两种设计进行的？

没有最佳解决方案、只是进行权衡。  

最简单的设计等于 R 或 C、以摆脱一定程度的自由、这些设计在教科书中。  

更复杂的方法是将总 R 缩放到不会增加过多的带内噪声，然后查找可降低滤波器内部噪声增益峰值的比率，然后针对所选器件进行最小允许 GBP 和 R 调整。 其中没有太多的内容发布、我知道我的电子表格是非常机密的-我怀疑 ADI 也是如此。 我只是找到了我的 Intersil 器件、多年来一直没有考虑过、但将4MHz 增益设置为1、Q=1.41告诉我、我需要至少55MHz GBP、这与 ADI 工具选择的80MHz 器件相当一致、并且比旧的 FilterPro 工具低很多。 请记住、超过 GBP 达到滤波器形状的功耗超过了 mW。