Tiefpassfilterausgang

Ich habe ein komisches aber lästiges Problem. Ich habe einen invertierenden Tiefpassfilter wie in der folgenden Abbildung:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Ich möchte, dass diese Schaltung als RL-Schaltung fungiert, und in Simulationen tut sie dies. Wenn ich also 5 V als Eingang gebe, würde ich am Ausgang -7,12 V erwarten, außer dass ich es nicht tue. Die Ausgangsspannung nimmt am Anfang ab, wie sie sollte, aber plötzlich stoppt sie bei -4,3 V oder so und nimmt langsam ab, aber wenn ich langsam sage, meine ich 0,001 V pro Sekunde, also nicht einmal bemerkenswert. Wenn ich den Kondensator entferne, ist alles in Ordnung, ich bekomme meine -7,12 V, also nehme ich an, dass das Problem etwas mit dem Kondensator zu tun hat.

Hatte jemand ein ähnliches Problem oder weiß was los ist?

Danke!

wie sehen die Versorgungsspannungen des TL081 aus?
Sie sind +/- 15 V, wenn Sie das meinen. Daran ist nichts Ungewöhnliches. Übrigens verwende ich nicht TL081, sondern LM741, ich habe
Die Wechselfrequenz Ihres Filters beträgt 15 MHz. Es wird in der Praxis nichts außer Gleichstrom passieren, und selbst dann ist die Zeitkonstante enorm, zehn Minuten oder so, und daher auch seine Einschwingzeit. Ist das wirklich die Frequenz, die Sie anstreben?
Ja ist es. Die Schaltung sollte einen Magneten mit einem wirklich kleinen R und L, wenigen mOhm und mHs, emulieren.
@MarkoP Ich vermute, Sie verwenden einen polarisierten Kondensator (z. B. Tantal oder Elektrolyt), der wahrscheinlich gleichrichtet. Verwenden Sie in diesem Fall eine nicht polarisierte Kappe.
@user5108_Dan Ja, ich verwende einen polarisierten. Ich habe auch darüber nachgedacht, einen nicht polarisierten zu verwenden. Danke für den Vorschlag.
@ user5108_Dan Das einzige Problem ist, dass ich eine nicht polarisierte Kappe von 470 uF brauche, was meiner Meinung nach riesig ist.
@MarkoP Da dies als beantwortet markiert ist, nehme ich an, dass Sie das Problem gelöst haben. Für den Fall, dass Sie immer noch Probleme haben, habe ich gesehen, dass Ingenieure, die in dieser Situation sehr große Kappenwerte benötigten, ein Paar polarisierter Kappen in Reihe verwenden, wobei die positiven Enden miteinander verbunden sind. Natürlich müssen die 2 Kappen doppelt so groß sein, aber das verhindert, dass sie sich korrigieren.
@ user5108_Dan Es ist mehr oder weniger gelöst. Ich habe den Operationsverstärker geändert und einige nicht polarisierte SMD-Kondensatoren verwendet. Es gibt noch einen Schluckauf. Bei 5 V als Eingang scheint meine Zeitkonstante falsch zu sein. Es sollte R2 * C sein, aber es scheint mir, dass der Kondensator schneller geladen wird. Beim Entladen mit 0V scheint die Zeitkonstante zu stimmen. Irgendwelche Ideen zu diesem?

Antworten (1)

Ich glaube du hast hier zwei Probleme:

  • Ihre Wahl des OpAmp:

Die 741 ist uralt und hat im Vergleich zu modernen Teilen sehr schlechte Spezifikationen. Vor allem die Eingangsimpedanz beträgt im schlimmsten Fall 300 k. Das ist im selben Ballpark wie die Ausgangsimpedanz Ihres Spannungsteilers am negativen Eingangsanschluss. Dies führt zusammen mit dem Eingangsvorstrom dazu, dass sich ein großer Spannungsfehler entwickelt.

Abhilfe: R1 und R2 um den Faktor 10 (oder so) senken und C1 entsprechend anpassen. Oder verwenden Sie einen besseren Operationsverstärker.

  • Der Leckstrom Ihres Kondensators:

Wenn Sie für C1 einen Elektrolytkondensator verwendet haben, tritt immer ein gewisser Leckstrom auf. Sie können sich diese Leckage als Widerstand parallel zu C1 vorstellen. Wie hoch diese Leckage ist, hängt vom Kondensator ab, kann aber überraschend niedrig sein.

Schauen Sie sich nun Ihre Schaltung an: R2 hat einen relativ hohen Wert, und die Ausgangsspannung wird direkt dadurch definiert: Was passiert, wenn Sie einen zweiten (lecksimulierenden) Widerstand parallel dazu schalten: Der Gesamtwiderstand vom Ausgang bis zum Invertieren Der Eingang sinkt und damit auch die Verstärkung. Sie erhalten eine niedrigere Spannung am Ausgang. So wie du es gemessen hast.

Auch hier besteht die Abhilfe darin, Teile auszutauschen: Verwenden Sie einen Kondensator mit einem sehr niedrigen garantierten Leck oder einen Kondensatortyp (Film) mit vernachlässigbarem Leck und verwenden Sie eine Kapazitätsvervielfacherschaltung, um ihn auf den gewünschten Wert zu skalieren.

Danke für die Antwort! Ich kann sicherlich den OpAmp ändern, aber was würden Sie mir empfehlen? Das Ändern von R1 und R2 wäre etwas kniffliger, weil dann mein C1 ansteigt und es irgendwann 2 mF sein kann und ich nicht wirklich etwas so Großes auf meinem Board haben möchte. Ich verwende Elektrolytkondensatoren und sie können etwas bekommen. Selbst jetzt muss ich manchmal 2-3 Kondensatoren montieren, um einen Wert von C1 zu erhalten, den ich will. Das Problem ist, dass dies Teil einer größeren Schaltung ist, etwa wie folgt: imgur.com/zb8tHHb In Wirklichkeit gibt es mehr R2-Widerstände und einen Schalter zwischen dem Rückkopplungspfad und dem invertierenden OpAmp.
Kann es auch sein, dass ich meinen Kondensator entladen muss?
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