Aktif düşük geçişli filtreler - hangi frekanslara iyi gelir?

The Art of Electronics, 3rd Edition (LC Butterworth filtreleri) Ek E, " aktif filtrelerin düşük frekanslarda kullanışlı, ancak yüksek frekanslarda pratik olmadığını " söyleyerek başlar . " 100kHz ve üzeri frekanslarda en iyi yaklaşımın pasif LC filtreler " olduğunu söylerler (her iki durumda da açıklanmıştır).

İlk sorum: gerçekten mi? Sadece 100kHz aktif filtrelerin pratik olması için çok mu yüksek?

Yüksek bant genişliği ve YÜKSEK dönüş hızına sahip op-amp'lerin pahalı olabileceğini anlıyorum, bu da genel durumda "pratik değil" --- ancak, 1MHz'lik bir kesme, 1 top ile T topolojisi olan düşük geçişli bir LC filtresi yük yüzlerce μH sırasıyla indüktör gerektirir - bozulmayı (manyetik çekirdek doygunluğu ve histerezis) önlemek gerekirse, bu aralıktaki bir hava çekirdek indüktörü her şeyi oldukça pratik hale getirir.

Soru 2: Sallen-Key 2. derece düşük geçiş filtresi için 10MHz'den düşük bir kesme frekansı çok mu yüksek?

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

İdeal durumun perspektifinden analiz edildiğinde (her zaman lineer işlemde op-amp varsayarak), op-amp'in her üç pimi de düşük geçişli çıkış sinyaline tabi olacaktır - <10MHz kesme frekansında kesinlikle bir sorun (ne bant genişliği ne de dönüş hızı). Giriş kapasitansı büyük bir sorun olmamalı - R 1k sırasıyla, kapasitörler birkaç yüz pF ila birkaç yüz pF arasındadır - op-amp'in girişini yapacak kadar yüksek kapasitans ihmal edilebilir.

Göz ardı ettiğim başka pratik sorunlar var mı? Birkaç MHz sırasında kesme ile böyle aktif bir filtre istiyorum gerçekçi mi? (fiyatlandırma bir sorun değil --- 10 $ veya 20 $ aralığında bir op-amp gerekiyorsa, bu iyi)

Analizinizin iyi olduğuna inanıyorum. Performans konusunda hiçbir endişe duymadan 3 MHz civarında kesilen sallen anahtar 4. sipariş filtreleri yaptım. 10 MHz'in ulaşılamaz olduğunu görmüyorum.

Her şey op-amp seçimi ile ilgili. Birlik kazanım aşaması için kazancın nerede 0.99'un altına düşmeye başladığını belirlemek ve bunu sınırlayıcı sıklık olarak görmek kolaydır. Öte yandan, bir op-amp'in çıkış empedansı genellikle MHz bölgelerine girerken daha da kötüleşir, bu nedenle pik akımı kesmeden veya çok özensiz gidebildiğinden emin olmanız gerekir.

Ayrıca, dönüş hızı sınırlamalarını da düşünmelisiniz, ancak bildiğim kadarıyla, bu konuda.

The Art of Electronics, 3rd Edition1980'de ilk çıktığından beri bu bölümde herhangi bir güncelleme yapmamış olması mümkündür .

İlk sorum: gerçekten mi? Sadece 100kHz, aktif filtrelerin pratik olması için çok mu yüksek?

Hayır, 100kHz hiçbir şey değildir, ancak hepsi opamp'a bağlıdır. Bir noktada Kazanç Bant Genişliği Ürünü sorun yaratacaktır. 1MHz veya 10MHz GBWP'ye sahip bir op amplifikatörünüz varsa (AofE'nin ilk baskısı sırasında tipik olabilir, belki güncellemediler, bu yüzden sürümleri karşılaştırırdım) o zaman 100kHz çok mantıksız gelebilir, çünkü yalnızca bir veya iki filtreleme elde edersiniz ve daha sonra bant genişliği birlik kazancının altına düşer. Sonra alçak geçiren filtreniz daha çok bir bant geçirene benzer.

Göz ardı ettiğim başka pratik sorunlar var mı? Birkaç MHz sırasında kesme ile böyle aktif bir filtre istiyorum gerçekçi mi? (fiyatlandırma bir sorun değil --- 10 $ veya 20 $ aralığında bir op-amp gerekiyorsa, bu iyi)

Gerçekten 50MHz'den sonra filtrelemeye ihtiyacınız varsa, parazitlerin ESR olarak modellenmesi gerekir ve kapasitörlerdeki ESL, filtre kutuplarını etkilemeye ve yüksek frekanslarda kendi filtre kutuplarını oluşturmaya başlayacaktır. Mümkünse bir baharat paketi kullanın. GBWP'nin yeterince yüksek olduğundan emin olun, bu gün + 100MHz aralığında çalışan op amper almak zor değil.

Sallen Key topolojisinin yüksek frekanstaki ana problemi, op-amplerin çıkış empedansının artmasıdır, bu nedenle giriş sinyalinin ileri beslemesini 2C kapasitörden kontrol edemez ve durdurma bandını çöker.

TI, 10MHz tasarım App Note'a sahiptir. THS4001 düşük maliyetli 270 MHz -3dB Op Amp.

Op Amperlerde 50 Ω sinyal üretecinizden çok daha yüksek bir açık çevrim çıkış empedansı vardır. Bu, kısa devre korumalarıyla onları stabil hale getirir. Daha yüksek GBW, Zout = Zoc / GBW değerini düşürmek için kullanılır. Breadboard ESL (0.5nH / mm) ve başıboş kapasitansın en aza indirilmesi gerekecektir.

150 MHz GBW ile 5 pf, 10pF ile 1k R ​​kullanabilirsiniz.

Tasarımlarını okumadım.

http://www.ti.com.cn/cn/lit/an/sloa032/sloa032.pdf

Herhangi bir filtre tasarlamak için bu özellikleri 1. dikkate almalısınız;

Source impedance \$Z_S(f)\$   
Load Impedance \$Z_L(f)\$   
Gain   -3 dB passband \$f_p\$    
Loss   @ \$f_s\$stop band edge   e.g. \$  ~-dB~ @ ~2*f_p, 10*f_p\$    
 ..  or order of filter    
% load regulation error = % Output/Load impedance ratio ( for low % )    
Phase shift in passband, group delay  
Noise, supply power  
Output swing and slew rate limit