Ich bin auf ein unerwartetes Verhalten gestoßen, als ich unter Multisim (National Instruments) die im Bild unten angegebene Sallen-Key-Schaltung simuliert habe.
Die Schaltung ist so ausgelegt, dass sie eine 1,8-kHz-modulierte Sinuswelle als Eingang empfängt. Die Gleichungen lauten:
Werte, die mir auferlegt werden sind:
Für meine Situation wähle und/oder berechne ich folgende Werte:
Also, der Schaltplan ist der folgende
Und die Bode-Plot-Simulation ergibt:
Und ich weiß einfach nicht, wie es möglich ist, danach aufzustehen
Wenn jemand das sieht, wo ist das Problem.
Vielen Dank im Voraus an alle, die mir vielleicht ein paar Ideen geben können.
Hier ist die schematische Netzliste (ich habe einige Werte geändert, aber das Verhalten ist fast gleich)
** PasseBasOrdre2 **
*
* NI Multisim to SPICE Netlist Export
* Generated by: Dim
* Mon, Nov 18, 2013 20:46:37
*
*## Multisim Component U1 ##*
xU1 1 3 VPOS VNEG BasculeSeuil 5T_VirtualU1 params: Vos=0.001 Ibias=8e-008 Ioffset=2e-008
Av=200000 BW=100000000 SR=1000000 CMRR=100 Iomax=0.025 Rin=10000000 Rout=10
.subckt 5T_VirtualU1 In_p In_n Vpos Vneg Out params: Av=200k BW=20Meg CMRR=100
+SR=1Meg Rout=75 Iomax=25m Rin=100meg Vos=0.1m Ibias=1n Ioffset=1p
.param Rp1=1e6
.param Rs1=1e6
.param K_Is2a=sqrt(Av)/Rs1
.param K_Is2b=sqrt(Av)/Rp1
.param Cp1={Av/(2*pi*BW*Rp1)}
.param CMRR_lin=10**(CMRR/20)
Rin In_p In_n {Rin}
Bcm 4 3 V = { V(cm)/CMRR_lin}
Voff In_p 4 {Vos}
Ibias1 In_p 0 {Ibias}
Ibias2 In_n 0 {Ibias}
Ioffset In_p In_n {Ioffset/2}
Rcm1 In_p cm 10meg
Rcm2 In_n cm 10meg
BIs1a vref vs2a I = { K_Is2a*(V(3)-V(In_n)) }
Rs1 vs2a vref {Rs1}
BIs2b vref vs2b I = { K_Is2b*(V(vs2a)-v(vref)) }
Rp1 vs2b vref {Rp1}
VCp1sense vs2b vs2b_ 0
Cp1 vs2b_ vref {Cp1}
D3 vs2b_ 8 Limit_Diode
D4 8 vpos Limit_Diode
B_SRp 8 vpos I={I(VCp1sense)- (Cp1*SR)}
D5 10 vs2b_ Limit_Diode
D6 Vneg 10 Limit_Diode
B_SRn Vneg 10 I={-1*I(VCp1sense)-(Cp1*SR)}
DVpclip vs2b_ Vpos V_limit
DVnclip Vneg vs2b_ V_limit
Bout vref out_ I={(V(vs2b)-v(vref))/Rout}
Rout vref out_ {Rout}
Voutsense out_ out 0
D9 out 15 Limit_Diode
D10 15 vpos Limit_Diode
B_outp 15 vpos I={I(Voutsense)- Iomax}
D11 16 out Limit_Diode
D12 vneg 16 Limit_Diode
B_outn vneg 16 I={-1*I(Voutsense)-Iomax}
R5 Vpos mid 1000000
R6 mid Vneg 1000000
Eref vref 0 mid 0 1
.MODEL Limit_Diode D (IS= 1.0e-12)
.MODEL V_limit D(n=0.1)
.ends
*## Multisim Component R3 ##*
rR3 1 2 1000 vresR3
.model vresR3 r( )
*## Multisim Component V3 ##*
vV3 0 VNEG dc 5 ac 0 0
+ distof1 0 0
+ distof2 0 0
*## Multisim Component V2 ##*
vV2 VPOS 0 dc 5 ac 0 0
+ distof1 0 0
+ distof2 0 0
*## Multisim Component V1 ##*
vV1 4 0 dc 0 ac 1 0
+ distof1 0 0
+ distof2 0 0
+ sin(0 {1*1.414213562} 1800 0 0 0)
*## Multisim Component R4 ##*
rR4 2 4 390 vresR4
.model vresR4 r( )
*## Multisim Component R1 ##*
rR1 3 0 68000 vresR1
.model vresR1 r( )
*## Multisim Component R2 ##*
rR2 BasculeSeuil 3 33000 vresR2
.model vresR2 r( )
*## Multisim Component C2 ##*
cC2 1 0 1e-007
*## Multisim Component C1 ##*
cC1 BasculeSeuil 2 1e-007
Sie haben die Erdung nicht richtig eingerichtet. Im Moment führen Sie die Schaltung um die negative Versorgungsschiene des Operationsverstärkers herum, sodass der untere Teil der Wellenform abgeschnitten wird. Sie müssen dies in ein Split-Rail-Design umwandeln. Dies kann entweder durch Ändern der Opamp-Versorgung von 5 V und 0 V auf +2,5 V und -2,5 V oder durch Ändern der Masse des Rests der Schaltung auf +2,5 V erfolgen. Und versuchen Sie es mit einem Eingangssignal von 1 VRMS, da 5 VRMS Ihre Versorgungsschienen überschreiten.
Der LT1490 hat eine schlechte Ausgangsimpedanz: -
Bei 10 kHz beträgt die Ausgangsimpedanz über 100 Ohm – der 100-nF-Rückkopplungskondensator hat bei 10 kHz eine Impedanz von 159 Ohm – er verhält sich nicht mehr wie ein anständiges Filter, und bei 100 kHz ist die Ausgangsimpedanz dumm hoch, während die 100 nF 15,9 Ohm beträgt .
Wählen Sie einen besseren Operationsverstärker, würde ich empfehlen.
Andy hat es auf den Punkt gebracht, aber vielleicht hat er die Implikationen nicht klar genug gemacht.
Angenommen, die Schaltung ist ein perfekter LPF und der Ausgang des Operationsverstärkers ist daher bei hohen Frequenzen 0. Berücksichtigen Sie nun die Ausgangsimpedanz aus Andys Diagramm; Bei niedrigen Verstärkungen über 20 kHz beträgt er 1 Kiloohm oder mehr.
Zeichnen Sie nun eine Hochfrequenzannäherung an Ihre Schaltung, und es sieht so aus:
Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan
und es wird ein paar dB Dämpfung bei hohen Frequenzen haben, wie Ihre Messungen vermuten lassen (besser bei niedrigeren Frequenzen, wo sich der Zout verbessert).
Sie könnten es verbessern, indem Sie alle Widerstände mindestens 10x höher als den Zout wählen, aber wenn Sie den C1-Wert nicht ändern können, erhalten Sie nicht den gewünschten Frequenzgang. Dann ist die einzige Antwort, wie Andy sagt, ein besserer Operationsverstärker.
Matt Jung
Benutzer16222
Alfred Centauri
Kaz
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eldala07