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[参考译文] WEBENCH®︎工具/OPA859:为什么滤波器设计工具中所需的增益带宽始终如此之高?

Guru**** 1826200 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA859
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/900191/webench-tools-opa859-why-is-the-gain-bandwidth-required-in-the-filter-design-tool-always-so-high

器件型号:OPA859

工具/软件:WEBENCHRegistered设计工具

我正在尝试 使用滤波器设计工具设计带通滤波器、我正在努力了解设计中的一些内容。 所需的设计参数是具有以下参数的滤波器:

带宽:60kHz

中心频率:130kHz

增益:40dB

我还需要一个 Vmin 为0V、VMAX 为3.3V 的放大器、因此我 也在设计部分中输入了这些值。 该工具建议使用 OPA859、并建议使用以下电路:

但从总结来看、 每个阶段所需的最小增益带宽对于我来说非常大:

  

滤波器级1给出如下:

截止频率110.357kHz

最小 GBW Reqd 490.91MHz

级增益为14.035 V/V

Q 级3.075级

拓扑多反馈

第2阶段给出如下:  

截止频率152.59kHz

最小 GBW Reqd 682.279 MHz

级增益14.358V/V

Q 级3.111

多级拓扑多反馈

此外、我对电路的偏置位置并不十分清楚。 如果我需要1.65V 的中点,难道我不应该简单地将3.3V 连接到 Vcc,0连接到 Vee,然后将1.65V 连接到运算放大器的正输入和 R3_S1/R3_S2? 我感谢您的澄清、  

谢谢。

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    Daniel、您好!

    e2e.ti.com/.../daniel_5F00_opa859.TSC

    稍后在您的另一个问题上...

    Kai

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    Daniel、您好!

    正确、所需的最小带宽是任意的。 它取决于您希望在谐振频率具有的增益保留(环路增益)量。 在文献中给出了其他带宽要求。 例如、Don Lancaster 表示谐振频率为20 x Q^2时 OPAMP 的最小开环增益、适用于多反馈带通、增益为- 2 x Q^2。 因此、他的增益保留(环路增益)仅为因数10。

    应用于您的示例后、第一个运算放大器的单位增益带宽约为20MHz、显然远低于491MHz。

    但不要错、谐振频率为10的因子是使带通仅作为带通"工作"的绝对最低要求。 但它不会产生最佳结果。 为什么?

    假设 OPAMP 的典型开环非线性度为5%、那么通过负反馈环路、闭环谐波失真只能降低到5%/ 10 = 0.5%。 这仅在谐振频率下发生、尽管相关信号带宽可能高于谐振频率。 因此、为了正常运行、我们需要更高的增益转接。 将因子10的增益储备乘以另一个因子10、即使在频率为谐振频率10倍的情况下也能获得低失真。 这将提供200MHz 的频率、并且您离 TI 491MHz 的最低带宽要求不远。

    当然、还有许多其他参数也会受到过小的增益储备的影响、例如、非常重要的闭环输出阻抗。

    因此,TI 的最低带宽要求并不像最初看起来那样荒谬:-)

    Kai

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    是的、Daniel、TI 工具的出品异常高、是的、Kai、它实际上是荒谬的高、  

    这是来自1989年 Burr-Brown 的人们编写的 FilterPro 代码-当时,没有人能想象使用>20kHz 的音频滤波器,所以仅仅进行疯狂的高裕度计算就不会限制。 有一个旧的应用手册显示了这些简单的猜测。  

    http://www.ti.com/lit/an/slyt113/slyt113.pdf?ts=1587905509300

    我没有 BP GBP 利润率计算、但我在本文中对 MFB LP 进行了单步执行(以及原因)、首先、您需要真正的增益带宽产品、Insight #12中涵盖的另一个滑滑板问题

    https://www.planetanalogue.com/use-true-gain-bandwidth-product-to-estimate-required-margin-in-active-filters-insight-13/

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    Daniel、

    没有这些方程是没有问题的、这里我为其 LG 运行了第一级、在 Fo 周围、我们始终看到本地最小值、这里的40dB 非常慷慨-例如、如果你可以使用20dB、你可以将目标 GBP 削减10倍。 将其降低5倍将使您的 LG 最小值为26dB、依此类推。  

    此外、通过查看 LG = 0dB xover 相位裕度、可以看到非常好的64度。 然后是下面的文件、  

    e2e.ti.com/.../1st-stage-LG.TSC

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    谢谢 Michael、12号和13号洞察非常有帮助、为我清除了很多事情。  

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    您好 Kai、  

    有什么想法、为什么我在增大信号振幅时看到输出削波? 在振幅为20m 的信号下、我看到2.4V 下的削波。 我本来希望峰值为2.65V。  

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    Daniel、您好!

    仿真遵循数据表:

    Kai