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[参考译文] 二阶巴特沃斯 MFB 有源滤波器设计

Guru**** 675280 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA2374, OPA377, OPA735, OPA378, TLV9062, TSV912
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/1296458/2nd-order-butterworth-mfb-active-filter-design

主题中讨论的其他器件:OPA377OPA735、OPA378、OPA2374、 TLV9062TSV912

我们正在开发 用于 PWM 信号滤波的二阶巴特沃斯 MFB 有源滤波器。  在此过程中、我们指的是您的技术材料 MFB 二阶单电源 sboa231。 根据此应用手册、使用滤波器工具计算时、我们得到的值会有所不同。  我们需要 开发一个增益为1和 Fc 为20kHz 的滤波器。

我们在下面附上了链接供您参考。 webench.ti.com/.../22。

根据应用说明计算得出的相应值如下:=

R1=R2=R3=10k、C1=1nf C2=4.02nF。

请帮助我们核对这些值。 还建议考虑哪些值以实现最佳性能。

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    您是否考虑了放大器? 5MHz 对于这个目标来说是足够的

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    好的、假设 OPA377与您想要的接近、我不得不对我在几年前开发的这款设计工具进行一些维修工作-但我想我使它能再次正常工作。 您说 Optimal? 这里并不是一个好词、但这里有越来越好的解决方案-这一个  

    1.考虑放大器 GBP

    尝试使用较低的 R 值和移动 C 比来降低噪声、以减少带内噪声峰值

    3.找到最佳拟合标准 E96 R's 和 E24 C's -如果它提供更好的 Fo 和 Q FIT ,则此项工作可以让增益偏离一个标准值-就像这里一样。  

    我们要关注的关键内容之一是产生的环路增益、在峰值处非常高(约40dB)、 也就是说 OPA377的 GBP 可能会过高。 使用大量的 RC 值始终可以轻松地获得滤波器形状-这些其他的东西更多是二阶问题、需要稍微朝更好的方向移动。  

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    只要我打开该电路并再次进行工作、这里就是 TINA 中的该设计。 但这很容易更换、非常适合20kHz F-3dB、  

    然后运行输出点噪声、这个小驼峰就是这个设计流程减少的部分。 它永远不会变为零、因此后置 RC 有助于使集成噪声变平。  

    该启动的点文件  

    e2e.ti.com/.../20kHz-MFB-LP.TSC

    然后、如果您想了解有关这方面的一些背景信息、第一个应用手册就可以开始了、但我在三次系数中犯了一个错误。  

    https://www.ti.com/lit/an/sboa114/sboa114.pdf

    在这里我修复了这个错误(发布的,我之前就已经修复了它,因为我是为 Intersil 构建的一个在线滤波器设计工具-现在就走了,我想)

    https://www.planetanalogue.com/include-the-op-amp-gain-bandwidth-product-in-the-rauch-low-pass-active-filter-performance-equations/

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    在确认 OPA377可行时、我注意到了在线 TI 滤波器设计人员提供此解决方案的链接-不知道如何更改所选的运算放大器、 但是、通过将我之前的 OPA377设计修改到这组 RC 值来进行这些比较、可以得出输出噪声、该设计流程来自80年代末开发的旧 BurrBrown FilterPro。 在这里选择反馈 C 值作为起始点、然后它在此处向地面提供精确的 C 值、而不是标准值。  

    您可以在这里看到该设计流程、相同的滤波器形状、更高的平带输出噪声和更大的峰值的影响、这逐步增加了输出集成噪声、这在某些情况下可能不太重要、但如果没问题的话、也绝不会对降低产生不良影响。  

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    此外、我还没有将 TI 推荐的运算放大器输入到我的 MFB 工具中。 OPAx734已禁用、OPAx735未禁用、但均具有惊人的高输入电压噪声、我在这里使用 TI RC 值和 OPA735 TINA 模型将其放入仿真中、显然低噪声不在 TI 在线滤波器工具的器件选择列中、

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    若要将我的设计缩减至更慢、更低的 Icc、但输入电压噪声略高的设计、OPA378似乎有希望、  

    这个文件、  

    e2e.ti.com/.../20kHz-MFB-LP-improved-RC-values-OPA378.TSC

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    您好!

    您有任何其他放大器要求吗?

    电源电压、输出噪声、封装尺寸、通道数、功率预算?

    我们很乐意帮助您找到满足您应用需求的理想放大器。

    感谢所有的仿真和设计帮助 Michael!  

    此致!

    雅各布

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    由于 OPA2374 是一个单电源电路、因此我们计划使用它。 0至5VDC。

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    好的、Giridhar 先生、  

    OPA2374对于这种滤波器来说似乎是一个不错的选择。 我认为我应该将其添加到滤波器工具的参数表中、并找到他们指向类似器件的2个更新选项(2017版本)

    我们没有深入了解所有的差异、这里是1k 中的双路非停用价格比较和 TINA 模型中的实际 GBP、这就是我用于滤波器设计的原因。  

    OPA2374 0.74美元、8.6Mhz

    TLV9062、0.18美元、9.6Mhz

    TSV912、0.25美元、9.6MHz

    实际上、TLV9062看起来是3种规格中最好的、并且成本最低。 在这里、我使用器件重新设计、这些后续器件确实具有更高的1/f 噪声转角点、如此更新的滤波器设计所示。 响应波形准确无误、  

    这个文件、  

    e2e.ti.com/.../20kHz-MFB-LP-improved-RC-values-TLV9062.TSC

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    我完全同意 Michael 的总结、从性能到成本的角度来看、TLV9062是一个很好的选择。  

    如果您的设计需要任何其他支持、请告知我们。

    此致!

    雅各布  

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    嘿 Jacob、这个表很好、有一个错误。  

    我始终比较平带噪声、而不是1kHz 噪声。 对于 TLV9062、10nV 不是您报告的16nV -从音频时代开始、1kHz 是精密组中的保持器。  

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    嗨、Michael:

    很好的捕获、您完全正确。 我忘记了该工具使用在1kHz 时报告的噪声、而不是平带。  

    让我们看看使用平带噪声而不是1kHz 噪声产生表的情况。

    谢谢。

    雅各布

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    祝大家好运、  

    这是 TLV9062 9.6MHz GBP 的该环路增益图、使用此更快的器件时 Fo 附近的最小 lg 约为46dB、是否可以让我粘贴该图?

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    嗨、Michael:  

    看起来我想把宽带噪声用于餐桌旁的梦想现在不得不保持一个梦想。 该表中的数据取自1kHz 噪声的电气特性表规格。  

    该图看起来不错、似乎此应用有充足的环路增益。

    谢谢。

    雅各布

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    是的,我会放弃这一个-> 50MHz 高速部件的参数表填充平带数字。