Sallen-Key-Topologie für Butterworth-Tiefpassfilter

Ich habe die AC-Analyse der folgenden Schaltung durchgeführt:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Dies ist ein einfacher Tiefpassfilter zweiter Ordnung, der die Anforderungen des Butterworth-Filters erfüllt. Meiner Meinung nach wird es nach dem Haltepunkt eine kontinuierliche Abnahme der Amplitude um -40 dB/Dekade geben, aber dies war nicht der Fall, wie unten zu sehen ist:

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Die Bilder zeigen, dass die Reaktion um fast -40 dB pro Dekade abnahm, dann aber anfing, bis zu einem bestimmten Punkt anzusteigen, was meiner Meinung nach auf das Vorhandensein einer Null hinweist. Aber es gibt keine Null in der Übertragungsfunktion der Sallen-Key-Topologie. Warum passiert das?

Wenn Sie C2 auf 20 nF verdoppeln und R4 entfernen und R3 kurzschließen, sollten Sie einen Butterworth-LPF 2. Ordnung mit Einheitsverstärkung erhalten. Sie sollten am oberen Ende etwas besser dran sein. Was ich getan habe und 1972 von anderen getan wurde, ist die Verwendung ein Emmitter-Follower anstelle eines Operationsverstärkers. Es ist viel kostengünstiger als ein vergoldeter Operationsverstärker.

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Bis etwa 100kHz läuft alles wie erwartet.

Unglücklicherweise steigt danach die Ausgangsimpedanz des Operationsverstärkers so stark an, dass er den Feed-Forward-Pfad, der durch R1 und C2 kommt, nicht mehr steuern kann.

Erwägen Sie, die Impedanz der Filterkomponenten zu erhöhen, verwenden Sie also 8,2 k und 1 nF, was die Probleme um ein weiteres Jahrzehnt in der Frequenz erhöhen sollte. Ein schnellerer Operationsverstärker würde auch helfen. Probieren Sie auch einen „idealen“ Operationsverstärker in der Simulation aus, um zu sehen, wie das Problem verschwindet.

Eine weitere zu berücksichtigende ist die Sallen-Taste 3. Ordnung, die einen RC-Eingang hat, der die Antwort mit echten passiven 6 dB / Oktave belegt, was das Schlechte ausreichend verschleiern kann, um akzeptabel zu sein.

Wenn Sie einen perfekten Operationsverstärker verwenden, würde die Verstärkung wie erwartet nach 100 kHz weiter abnehmen. Sie verwenden jedoch keinen idealen Operationsverstärker, und die tatsächlichen Kapazitäten im Operationsverstärker selbst, so klein sie auch sein mögen, kommen bei den höheren Frequenzen wirklich ins Spiel. Wenn diese Kapazitäten beginnen, eine Rolle im Verhalten des Filters zu spielen, wird dies im Bode-Diagramm sehr deutlich, wie Sie sehen. Dies wird erwartet.

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