Passives Filterdesign mit Eingangslast

Aufgrund der Wechselwirkung zwischen den verschiedenen Komponenten in einem RLC-Filter ist die empirische Bestimmung der LC-Werte der hinzugefügten Stufe in LTSpice wahrscheinlich der schnellste Weg, wenn Filter 1 nicht geändert werden kann.

Wenn Sie die Werte von Filter 1 ändern können, können Sie einen Lehrbuchfilter erstellen. In der SPICE-Simulation unten zeige ich Ihren Originalfilter und zwei Lehrbuchfilter (abzüglich der Verlustwiderstände) in einer Butterworth- und 2-dB-Chebychev-Konfiguration. Wenn Induktivitäts- und Verdrahtungsverlustwiderstände hinzugefügt werden, ist die Steilheit des Filters nicht so gut.

Ich verwende ein maßgeschneidertes Filterprogramm, das auf „Simplified Modern Filter Design“ von Philip R. Geffe basiert. Dies ist mein Lieblingsbuch über RLC-Filter, da es eine leicht verständliche Diskussion darüber enthält, wie RLC-Filter funktionieren, was viele Filterbücher vermeiden. Dieses Buch ist in den Fachbibliotheken der Universitäten zu finden.

Sie können Filter nicht einfach kaskadieren und erwarten, dass die Antwort aus den einzelnen Antworten besteht, die miteinander multipliziert werden. Wenn Sie können, können Sie durch Hinzufügen von Operationsverstärker-Unity-Gain-Puffer zwischen den Abschnitten auf diese Weise entwerfen und normalerweise nicht viel kosten. Wenn Sie jedoch nicht zwischen den Abschnitten puffern können, ist der Rat Ihres Kollegen gut und am praktischsten. Sie wissen von der Schaltung, dass die Stromantwort fünf Pole hat. Wenn Sie einen rc-Abschnitt hinzufügen, erhalten Sie einen weiteren, oder ein rlc-Abschnitt gibt Ihnen zwei weitere. Im Allgemeinen hängen die Pole-Positionen von jedem Teil in der Schaltung ab, daher ist es nicht praktikabel, zu versuchen, von Grund auf zu entwerfen.

Versuche dies:

um das zu bekommen:

Erläuterung: Wenn Sie sich die Komponentenwerte ansehen, sieht das, was Sie derzeit haben (ohne Berücksichtigung des pH-Werts der Induktivität und einiger Ohm Widerstand), wie ein Filter mit einem letzten Shunt-Element von 1,2 nF aus, dem eine Reihe von 47 uH und dann ein Shunt von 90 pF vorangestellt sind. dh:

Dies scheint Sie einzuschränken, bis Sie feststellen, dass C2 (90 pF) klein genug ist, um eine ziemlich hohe Impedanz zu haben, sodass wir es möglicherweise für die Synthese ignorieren und sehen, welche Auswirkungen es hat, wenn wir das endgültige Design simulieren.

Versuchen wir also, es in einen einfach terminierten Butterworth-Filter 4. Ordnung zu verwandeln:

aus dem Williams Electronic Filter Design Handbook,

Wenn wir eine 400-kHz-Grenzfrequenz wünschen, entspricht das endgültige C von 1,2 nF einer Antriebsimpedanz von 500 Ohm. Das ist dann der Prototyp:

und die grobe Annäherung besteht darin, den 314uH-Induktor auf die vorhandenen 47uH und zusätzliche 267uH aufzuteilen. Dies ignoriert den 90pF-Shunt C, aber es scheint keinen großen Effekt zu haben, aber ich bin sicher, dass es Raum für Optimierungen gibt.

Hier ist die Simulation, sie ist eine ziemlich gute Annäherung an den Butterworth 4. Ordnung, auf dem ich sie aufgebaut habe, und der Effekt des 90pF C2, den wir beim Entwerfen ignoriert haben, scheint eine kleine Beule im Rolloff bei etwa -50 dB zu sein: