Aktives Butterworth-Tiefpassfilter-Design

Ich entwerfe einen aktiven Tiefpassfilter mit einer Butterworth-Antwort. Der Durchlassbereich beträgt DC bis 1,5 kHz, daher sollte die Grenzfrequenz von -3 dB sicherheitshalber bei etwa 2-5 kHz liegen.

Die Topologie, für die ich mich entschieden habe, ist ein Sallen-Key-Unity-Gain-Filter zweiter Ordnung. Das Schema finden Sie unten.

Ich bin jedoch etwas verwirrt darüber, wie ich eine Butterworth-Antwort erreichen kann. Nach meinem Verständnis muss der Qualitätsfaktor Q für eine Butterworth-Antwort 0,707 betragen. Ich habe jedoch auch gelesen, dass A = 3 - 1 / Q, wobei A die Verstärkung und Q der Qualitätsfaktor ist. Bei einer Einheitsverstärkungstopologie (A = 1) würde dies einen Qualitätsfaktor von 0,5 ergeben. Es scheint, dass mein Verständnis dessen, was die Filterantwort bestimmt, falsch ist.

Ich habe auch die aus der Übertragungsfunktion eines Butterworth-Filters zweiter Ordnung abgeleiteten Koeffizienten verwendet, um eine Schaltung zu entwerfen und zu simulieren. Die Schaltung simuliert gut, beginnt aber bei höheren Frequenzen wieder fast auf den ursprünglichen Wert zu steigen. Ich habe einen idealen Operationsverstärker für die Simulation verwendet.

Wie wähle ich geeignete Komponentenwerte für eine Butterworth-Antwort aus? Was bestimmt die Eigenschaften des Frequenzgangs? Wenn ich eine ungefähre Vorstellung davon habe, wie man eine Butterworth-Antwort erreicht, kann ich in meiner Simulation einige Parameter-Sweeps durchführen, um besser zu verstehen, wie sie sich auf die Antwort auswirken.

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Versuchen Sie, Ihrer Versorgungsspannung in der Mitte eine Masseverbindung zu geben.
RM429 - Hallo, es scheint, dass Sie die Frage sofort gelöscht haben, nachdem sie eine Antwort erhalten hat, aber so werden die Dinge hier nicht gemacht. Stack Exchange sammelt die Fragen und Antworten, auf die sich die Leute in Zukunft beziehen können, und Fragen mit nützlichen Antworten werden (normalerweise) nicht gelöscht, daher wurde das Thema wiederhergestellt. Wenn Sie Fragen dazu haben, können Sie diese auf Electrical Engineering Meta stellen . Danke. (Da Ihr Kommentar darauf hindeutet, dass die Antwort nützlich war, können Sie sie positiv bewerten und optional akzeptieren .)
RM429 sind wir hier jetzt fertig? Gibt es noch etwas, das Rat zu dieser Schaltung benötigt?

Antworten (1)

Die Schaltung simuliert gut, beginnt aber bei höheren Frequenzen wieder fast auf den ursprünglichen Wert zu steigen. Ich habe einen idealen Operationsverstärker für die Simulation verwendet.

Ich glaube, das Problem besteht darin, dass Ihre Operationsverstärkerversorgung nicht ausreichend auf Masse oder 0 Volt (das Dreieckssymbol) bezogen ist. Verwenden Sie möglicherweise zwei in Reihe geschaltete 2,5-Volt-Versorgungen, wobei der mittlere Anschluss mit Masse verbunden ist. Tatsächlich wird es zu einer 5-Volt-Versorgung mit Mittelanzapfung.

Butterworth hat ein Q von 0,7071 BTW. Hier ist ein Beispiel für einen RLC-Tiefpassfilter von meiner beschissenen Website : -

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Natürlich!! Der Eingang ist Wechselstrom, also muss er den negativen Teil des Ausgangs beschneiden und einen seltsamen Frequenzgang verursachen! Es scheint, dass mein Entwurf tatsächlich richtig war.
Andy aka - Hallo, bitte überdenken Sie noch einmal, auf diese Weise auf Ihre Website zu verweisen. Wenn Sie (oder die Mods) das nicht ändern, würde es viel schwieriger werden, negative Beschreibungen (vielleicht negativer und unfreundlicher als Sie möchten) Ihrer Website und anderer Dinge (dh der Beginn einer schiefen Bahn) zu untersagen. Auch wenn Sie vielleicht so über Ihre Website denken (obwohl ich mir nicht vorstellen kann, warum), verstößt sie dennoch gegen die Bestimmung „unfreundliche Sprache“ im Verhaltenskodex und gibt einen negativen Ton an. Kannst du das bitte rückgängig machen? Danke.
@SamGibson Ich bin zwischen einem Felsen und einem harten Ort. Auf eine andere Antwort schrieb ich einige Worte, die erklärten, wie schwierig es war, die Regeln so zu erfüllen, wie ich sie sah. Ist scheiße so ein schlechtes Wort? Es ist meine Seite und ich bin ziemlich froh, sie beschissen zu nennen. Tatsächlich nenne ich es gerne "beschissen", weil ich es hasse, Sachen zu übertreiben.
@Andyaka - Bitte tun Sie einfach das, was alle anderen in SE in ähnlichen Situationen tun, und verweisen Sie auf "meine Website", und das ist völlig in Ordnung. Es ist nicht übertrieben, aber es verursacht uns auch kein Problem, denn wenn wir ein negatives Wort wie „beschissen“ zulassen, wo hören wir dann auf? Es öffnet die Tür für noch mehr negative Wörter, die, wenn wir sie herausfordern, sagen können: "Nun, Sie haben Andy alias erlaubt , "crappy" zu verwenden, und mein Wort X ist nur ein weiteres negatives Wort, also müssen Sie das auch zulassen".
[Fortsetzung] Also im Grunde genommen sind „beschissene“ oder andere negative Worte aus – Mod-Arbeit ist hart genug, ohne die Tür zu noch mehr „Regelanwaltschaft“ zu öffnen, die die Leute bereits versuchen, uns anzutun, was Zeit braucht, ist emotional tragen, und trägt zu meinem Stresslevel bei. Wie Sie bereits gesagt haben, erwarten Sie Fairness, also wende ich die Regel „keine negative Sprache“ fair auf alle an, einschließlich Ihnen. :-) Einfach auf "meine Website" verweisen (wie früher) und alles ist gut. Danke.
@SamGibson wie wäre es dann mit "unterdurchschnittlich"? Ich könnte ein paar zusätzliche Wörter hinzufügen, damit die Leute nicht darauf kommen und denken, es gäbe dort etwas Nützliches, in dem sie herumstöbern könnten. Ich meine, ich habe die Website nur erstellt, damit ich einige meiner Kritzeleien darauf setzen kann, um die Antworten auf EE einfach zu verschönern. Das war meine ursprüngliche Motivation und ist seitdem irgendwie gewachsen. Ich meine, wir können den Substandard einer Schaltung nennen, nicht wahr (oder sogar "bedauerlicherweise Substandard")?
@Andyaka – Nur um das klarzustellen: Sie würden damit einverstanden sein, wenn andere Ihre Antworten und Erklärungen mit negativen Begriffen wie schrecklich, minderwertig, bedauernswert und vielen anderen negativen Begriffen beschreiben, und Sie würden nicht erwarten, dass die Mods etwas dagegen unternehmen? Denn das müsste auch erlaubt sein, da es unvernünftig wäre zu erwarten, dass Mods für einige Dinge negative Begriffe zulassen und für andere nicht - deshalb ist <s>negativ</s> unfreundliche Sprache nicht erlaubt. Ich empfehle, dass Sie, wenn Sie Ihre Website als minderwertig beschreiben möchten, um Erwartungen zu wecken, dies auf Ihrer Website selbst platzieren.
Ich habe kein Problem mit dummen Beleidigungen. Früher habe ich sie nie gemeldet, weil es schien, dass die beste Politik darin bestand, direkt mit der OP zu sprechen. Das ist immer noch meine natürliche Reaktion, aber ihr (Mods) habt gesagt, dass das inakzeptabel ist. Also nein, du kannst das nicht auf mich richten. Ich fühle mich verpflichtet, diese Art von Kommentaren an Mods zu melden, weil Mods mir sagen, dass ich das tun soll. Sind wir uns darüber im Klaren? Natürlich verteidige ich mich gegen die Idioten dieser Welt, aber ihr sagt mir, ich soll das nicht tun @SamGibson
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