Multisim LF357N Op Amp Unity Gain - Fragen

Ich arbeite an einem Juniorprojekt, in dem wir ein Eingangssignal von einer RX-Antenne puffern, das Signal parallel durch 3 Filter leiten und das ausgegebene Signal in einen RTL-SDR leiten müssen. Es dient sehr wenig praktischem Zweck, da ich weiß, dass die Filterung digital durchgeführt werden könnte, aber für das Projekt müssen wir eine analoge Komponente entwerfen.

Meine analoge Komponente besteht im Wesentlichen aus: -> Signal von Antenne empfangen -> SMA-Anschluss an Leiterplatte -> Eingangspuffer-Operationsverstärker (ich habe gelesen, dass diese beim Puffern unseres Eingangs wichtig sind) -> aktive parallele Filter (1 x Band- Pass, 1 x Hochpass, 1 x Tiefpass) -> OP-Summe -> Ausgang SMA-Anschluss (wird über kurzes SMA-Kabel mit SDR verbunden)

Der Frequenzbereich, den wir abtasten werden, ist 700 kHz - 1300 kHz (Teil des AM-Radiobands).

Dies ist meine erste Begegnung mit Operationsverstärkern und der Suche nach den richtigen, die ich für dieses Projekt kaufen kann. In unserem Labor fand ich ein paar LF357N-Operationsverstärker und sah auf dem Datenblatt, dass sie eine breite Bandbreite von 20 MHz hatten. Ich dachte, ich würde versuchen, eine schnelle Schaltung zu erstellen, um die Machbarkeit dieses Designs zu testen. Alles, was ich erreichen wollte, war ein Einheitsgewinn mit einem einfachen, nicht invertierenden Design. ** Ich verstehe, dass es große Probleme gibt, sobald wir anfangen, in hohe Frequenzen einzusteigen, was Signalverzerrungen und -verluste auf Leitungen anbelangt, insbesondere Brotplatinen. Aus diesem Grund wollte ich ein Mock-up-Design erstellen, bevor ich schließlich versuchte, eine Leiterplatte für das endgültige Design dieses Projekts zu erstellen.

Nachdem ich damit Probleme hatte, ging ich zu Multisim und begann, die einfachste Schaltung zu simulieren, die ich mit dem LF357N konnte.

Was ich gesehen habe, ist, dass, während Einheitsverstärkung bei sehr niedriger Frequenz (10 kHz) zu funktionieren scheint, die Verstärkung auf Zehntausende sprunghaft angestiegen ist, sobald ich meine Frequenz auf 1 MHz erhöht habe. Dann warf ich 2 Widerstände hinein, um mir eine Verstärkung von 2 zu geben, was sehr gut funktionierte. Aber als ich die Frequenz in 1-MHz-Schritten erhöhte, bemerkte ich, dass die Verstärkung wieder nachteilig beeinflusst wurde.

Nun meine Frage warum? Ist der LF357N bei hohen Frequenzen nicht stabil? Obwohl im Datenblatt angegeben ist, dass die Bandbreite bis zu 20 MHz beträgt? Worauf sollte ich bei Operationsverstärkern für Pufferverstärker achten?

Funktionieren die gleichen Operationsverstärker zum Puffern und Summieren? Oder muss ich für diese beiden Operationen einen anderen Operationsverstärker finden. Mein Verständnis ist, dass ich nur 1 Art brauche, solange die Unity-Gain-Bandwidth hoch genug ist.

Vielen Dank für jede Hilfe, die Sie mir geben können! Ich weiß, dass dies ziemlich triviale Informationen sein können, aber ich habe ein paar Wochen lang im Internet gesucht, um das alles herauszufinden, und dachte mir, ich würde endlich eine Frage dazu stellen.

Niedrige Freq Hohe Freq High Freq-Gain2 Hohe Frequenz – 2 MHz – Verstärkung 2

Zur besseren Simulation sollten Sie der Quelle einen 50-Ohm-Reihenwiderstand hinzufügen, dann wahrscheinlich einen passenden 50-Ohm-Widerstand (parallel) am Ausgang des Operationsverstärkers. Die eigentliche Anpassung erfolgt jedoch mit LC-Netzwerk, es dient auch als Bandpassfilter.
Seine Verstärkung fällt bei hohen Frequenzen ab - bei 1700 kHz hat er nur eine Open-Loop-Verstärkung von etwa 20. Und er ist lauter als ein einzelner Transistor. Bitte beschreiben Sie Ihre Antenne - es würde uns helfen zu wissen, welche Impedanz sie dieser Pufferstufe entgegensetzen würde.
@MarkoBuršič Gotcha, ich werde diese Widerstände bei meinem nächsten Versuch hinzufügen. Ich habe mich derzeit vom 357 verabschiedet und einen neuen Operationsverstärker gewählt - den TL084CN (hier auf dem Campus gibt es nicht zu viele Optionen). Ich habe meine Schaltung noch einmal mit viel besseren Ergebnissen simuliert. Unity Gain ist bei 1 MHz stabil. Jetzt suche ich nach Operationsverstärkern, die ich nach meinen Filtern für meine Verstärkungsstufen verwenden kann!
@glen_geek Ich hatte noch nicht viel Zeit, mir die Antenne anzusehen, die wir verwenden. Es ist die einfache Antenne, die mit den RTL-SDR-Dongles geliefert wird. Wäre es schwierig, eine eigene Dipolantenne für AM-Radio zu bauen und ein kleines Kabel an ihr Ende zu löten? Oder würde mir dieser Weg mehr Kopfschmerzen bei der Impedanzanpassung bereiten, als mir wichtig ist? Nochmals vielen Dank, ich interessiere mich sehr für diese Themen und versuche, so viel wie möglich zu lernen.
arrl.org/files/file/Technology/tis/info/pdf/0109031.pdf beschreibt eine Antenne + Puffer, die für einen RTL-SDR-Dongle geeignet ist, der mit einem Front-End-Aufwärtskonverter ergänzt wurde. Die Antenne selbst ist ein Spannungssondentyp: eine kurze vertikale Peitsche, die außen hoch oben montiert werden sollte. Die Pufferstufe muss sich am unteren Ende der Peitsche befinden. Es ist ein Hochleistungsdesign.

Antworten (1)

Der 357 ist bei keiner Frequenz stabil. Es erfordert eine Verstärkung von mindestens 5. Simulatoren sind bei solchen Dingen unzuverlässig.