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器件型号：LM324 主题中讨论的其他器件： OPA4251、 OPA330
我经常使用 LM324来设计运算放大器电路。 就在最近，我偶然发现了一个相当棘手的问题。 我正在设计 一个6阶100Hz 低通同相单位增益 Sallen-Key 巴特沃斯滤波器、其核心是 LM324运算放大器。 问题是、在测试时、我获得的是90-100dB/dec 滚降(相当于5阶滤波器)、而不是预期的120dB/dec 滚降。 我使用22nF 至1uF 范围内容差为5%的电容器、而电阻器使用容差为1%的1KHms 和30KHms 范围内的电阻器。 在将滤波器参数的设计数据输入到 WEBENCH：滤波器设计工具时、可以发现 nF 到 UF 范围上也有电容器。
浏览论坛、查找一些信息和相关问题后、我发现 OPA330存在类似问题。 有人建议、高电阻很可能会改变滤波器的响应。 通过浏览网页、我还找到了有关 Q 因子、滤波器系数、增益、截止频率和 GBW 关系的信息。 到目前为止、我已确定我需要一个20kHz GBW 运算放大器。、
不过、我注意到的是、在 LM324数据表中、有一条关于 IC 容性负载驱动能力的注释、该值限制为50pF、这取决于增益。 OPA330中不存在此注意事项、但提供了一个显示过冲与负载电容间的关系的图。 通常、从电压跟随器脉冲响应图中的 LM324数据表可以看出、运算放大器的压摆率可达0.25V/us、而 OPA330的压摆率为0.16V/us、OPA4251是 WEBENCH 推荐的： 滤波器设计工具、压摆率为0.01V/us、GBW 为35KHz、而 LM324具有1MHz GBW。
从本质上讲、一切都归结为以下问题：
- 我假设 LM324是专有但超大的滤波器核心元件、我是否正确地提出了这样的问题？
- LM324的电容驱动能力是否与有源滤波中的较慢滚降有关？
- 在给定特定运算放大器的情况下、允许的最大电容值是否限制为器件的电容负载驱动能力？ 如果不是、在具有给定运算放大器的有源滤波器中使用哪种建议的电容值范围和/或如何确定？
- 压摆率是否会降低滤波器响应(使滚降频带看起来像5阶滤波器而不是6阶滤波器、我很确定它是相反的)？
- 还有哪些可能的原因会降低滤清器的滚降速度(获得5阶滚降而不是6阶)？
- 电容器电介质材料是否会影响滚降速度？
- 是否建议使用运算放大器模型交换？要查找哪些特性？是否有为滤波量身定制的运算放大器？
- 使用非反相配置时是否存在我遗漏的任何隐藏问题/注意事项？
我想预先感谢您花时间来查看这个问题、我也建议在 WEBENCH 滤波器设计工具中包含一个组件值修改功能(针对电容器)。
