[参考译文] 2 MFB 低通滤波器拓扑、优缺点

您好！

我想您已经介绍了这两种架构的优缺点。 第一种方法是在信号进入放大器之前对其进行滤波、而第二种方法是在放大器之后进行滤波。 我想就像您说过的、这些拓扑之间的使用取决于您的应用是什么。  第一个电路可能具有更好的低频响应、而第二个电路具有更好的高频响应。

这是将 RC 滤波器添加到第一种拓扑的输出时会发生的情况的示例。

那么、主要问题是您的应用/应用频率是多少？

谢谢！

卡兰

您好、Karan、

您说："第一个电路可能具有更好的低频响应"是什么意思？

主要问题是"如何选择"。 我们需要在 ADC 前使用 LPF、在 DAC 后使用 LPF。

虽然乍一看、MFB2看起来具有优势、但我对与运算放大器输出串联的电阻器感到困惑。

TI 建议使用 MFB2驱动 ADC 输入(与其他供应商一样)、所有供应商建议在 DAC 之后使用 MFB1、尽管 MFB2具有更平坦的输入阻抗、但我从未在 DAC 之后看到过 MFB2。

也许还有其他好处？ 例如、驱动电容负载不是其他东西？

也许 TI 对这两种拓扑进行了分析、如 MFB1与 Sallen-Key？

谢谢！

您好！

根据我对 MFB 拓扑的研究、我不认为第二个放大器设计是 MFB 滤波器设计。
在"MFB2"中、直接位于反馈环路中运算放大器输出端的电阻器可为 ADC 的模拟输入提供低阻抗驱动操作和噪声滤波。 该电阻器和电容器的组合可为 ADC 提供输入滤波器和电荷毛刺脉冲储能器。 这就是为什么您注意到它们在 ADC 前使用的原因。

在 DAC 之后无法使用"MFB2"的原因是、您无法调整 Q 和谐振频率 F0、这是使用 MFB 滤波器的全部原因。

谢谢！
卡兰

您好、Karan、

您写道："在 DAC 之后无法使用"MFB2"的原因是您无法调整 Q 和谐振频率 F0、这是使用 MFB 滤波器的全部原因"。

可以很容易地对 MFB2的 F0和 Q 进行调优、这不是问题。 有一些工具可以执行此操作。

f = 1 /(2 π sqrt (R2 R3 C1 C2))，Q = sqrt (R2 R3 C2 C1)/(C1 *(R2 + R3))

如果在 ADC 之前使用 LPF、您还需要了解 Q、否则可能会对滤波器阶跃响应产生较大的过冲。

"在"MFB2"中、直接位于反馈环路中运算放大器输出端的电阻器可为 ADC 的模拟输入提供低阻抗驱动操作和噪声滤波"。

这是每个人都需要的、也是 DAC 之后的需求。

在电流输出 DAC 之后、可能适合使用 MFB2。 请参阅 Burr-Brown、"的实现和应用
电流源和电流接收器"、图 61. www.ti.com/.../sboa046.pdf

在高频时、这两种放大器似乎都具有类似的行为、我认为在运算放大器单位增益频率之后、它将是+6dB/倍频程。

第一个的输入阻抗在其 F0附近有一个小峰值、第二个的输入阻抗是一个恒定的、并且在高频时可能是感性的。

因此、很有意思的是、可以看到两个电路在宽频率范围内的性能。 不幸的是、我自己无法做到。

谢谢！

您好、密耳、

我的错误是、我从未见过您所示的 MFB2形式的 MFB 滤波器。 即使您提到的滤波器计算器也将第二个配置称为"在循环中"。 我将尝试找到一个可能对 MFB 滤波器有更多了解的人来帮助回答这个问题。 TI 对此类滤波器没有任何分析、但我可以将其添加到可创建的未来可能内容列表中。 您可以在 TINA 中快速构建这两个电路并进行交流分析、以在宽频率范围内找到性能。

谢谢！
卡兰

您好、Karan、

使用真正的硬件获得结果会很有趣。

提前感谢您！

谢谢！

您好！

这肯定是一个很棒的实验。 我将注意到这一点、以了解我们将来可能创建的内容。

谢谢！
卡兰

您好！

您是否仍需要 MFB 滤波器设计方面的帮助？ 您当前是否正在处理计划在中实施此设计的项目？

谢谢！
卡兰

您好、密耳、

运算放大器始终具有有限带宽、在本质上存在问题、无法准确处理瞬时输入电压和输出电流变化。 例如、在驱动 ADC 时、ADC 输入电路通常具有非常短的采集周期、其中采样电容必须几乎瞬间充电。 由于没有运算放大器能够即时为采样电容充电、因此使用了一个电容储能电容、该电容直接连接到 ADC 的输入端。 该储能电容器能够瞬时提供充电电流、或至少提供大部分充电电流。 如果尺寸正确、或者换句话说、如果储液罐电容器比采样电容大得多、那么这个储液罐电容器上的电压变化将非常小、并且变化将平稳发生。 这使得驱动 OPAMP 能够对压降做出充分反应。 OPAMP 有足够的时间在不产生巨大过冲或振铃的情况下为储能电容器充电、并且能够在采样周期内完全稳定。

遗憾的是、该储能电容器不能直接由 OPAMP 输出驱动、因为储能电容器意味着过多的负载电容、并且会侵蚀相位裕度。 因此、必须通过隔离电阻器将储能电容器与输出隔离。 为了补偿此隔离电阻器上的压降(输入偏置电流或 ADC 输入的泄漏电流)、必须将隔离电阻器置于反馈环路内。 由于储能电容现在也位于该反馈环路中、因此您需要在运算放大器的输入端和运算放大器的输出端之间放置一个相位超前电容。

这正是我们要讨论的 MFB2。 MFB2的主要用途是驱动储液罐盖(C2)、而不是提供抗混叠滤波器。 但是、当然、MFB2可以同时实现这两种功能。 由于 MFB1的输出端没有此类储能电容器、因此不适合驱动 ADC 输入。

MFB1的情况也是如此：现代 DAC 可产生极其陡的输出电压阶跃。 MFB2是否连接到 DAC 输出、则 OPAMP 的输入必须对瞬时电压阶跃做出反应、而非理想的 OPAMP 无法很好地应对该电压阶跃。 在这里、MFB1更适合、因为 C1将吸收大部分急剧的电压变化。 由于存在 R1、C1平滑充电、因此 OPAMP 的输入有足够的时间做出充分反应、而不会产生过多的过冲和振铃。

或者换句话说、MFB2的 C2和 MFB1的 C1将 OPAMP 与瞬时输出电流和输入电压变化隔离一个位、并为 OPAMP 提供足够的响应时间。

Kai

您好、Karan、Kai、

感谢您的详细解释！

我也是这样想的。

目前、我决定在我的项目中使用3D 阶 LPF 来驱动 Σ-Δ ADC、MFB1 + RC (我更喜欢使用该变体来保护 ADC 输入)、以及电压输出 DAC + EMI 输出滤波器之后的二阶 MFB1。

但是、在实际硬件中看到性能测试 MFB1与 MFB2还是很有意思的。

也许 MFB2更适合电流输出 DAC、而不是在互阻抗放大器中使用通用一阶 LPF？

此致！