সক্রিয় লো-পাস ফিল্টার - কোন ফ্রিকোয়েন্সি ভাল?

Question

"আর্ট অফ ইলেক্ট্রনিক্সের তৃতীয় সংস্করণ (এলসি বাটারওয়ার্থ ফিল্টারস) এর পরিশিষ্ট E " এ্যাক্টিভ ফিল্টারগুলি কম-ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে সুবিধাজনক তবে উচ্চতর ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে অযৌক্তিক "বলে শুরু হয় । তারা গিয়ে বলে যে " 100kHz এবং তার বেশি ফ্রিকোয়েন্সি এ, প্যাসিভ এলসি ফিল্টারগুলি সর্বোত্তম পন্থা " (উভয় ক্ষেত্রে প্যারাফ্রেসড)।

আমার প্রথম প্রশ্ন: সত্যি? সক্রিয় ফিল্টার ব্যবহারিক হওয়ার জন্য ইতিমধ্যে মাত্র 100 কেএইচজেড খুব বেশি?

আমি বুঝতে পারি যে উচ্চ ব্যান্ডউইথ এবং এইচআইএইচ স্লুইট-রেটযুক্ত অপ-এম্পসগুলি মূল্যবান হতে পারে, এটি সাধারণ ক্ষেত্রে এটি "অযৌক্তিক" করে তোলে --- তবে, 1MHz কাটফ, একটি 1 কেΩ সহ টি টপোলজি সহ লো-পাস এলসি ফিল্টার লোডটি শত শত μH এর ক্রম অনুসারে ইন্ডাক্টরের প্রয়োজনীয়তা শেষ করে --- যদি আমাকে বিকৃতি (চৌম্বকীয় কোর স্যাচুরেশন এবং হিস্টেরিসিস) এড়ানো দরকার হয় তবে এই পরিসরের একটি এয়ার-কোর ইন্ডাক্টর পুরো জিনিসটিকে বরং অযৌক্তিক করে তোলে।

প্রশ্ন 2 হবে: স্যালেন-কী 2-অর্ডার লো-পাস ফিল্টারের জন্য 10MHz এর চেয়ে কম উচ্চতার একটি কাট অফ ফ্রিকোয়েন্সি?

^{এই সার্কিটটি অনুকরণ করুন - সার্কিটল্যাব ব্যবহার করে স্কিম্যাটিক তৈরি করা হয়েছে}

আদর্শ কেস এর দৃষ্টিকোণ থেকে এটি বিশ্লেষণ করে (সর্বদা লিনিয়ার অপারেশনের মধ্যে ওপ-অ্যাম্প ধরে নেওয়া), অপ-এম্পের তিনটি পিনই কম পাস হওয়া আউটপুট সিগন্যালের সাপেক্ষে --- <10 মেগাহার্টজ কাট অফ ফ্রিকোয়েন্সি যা অবশ্যই একটি নয় ইস্যু (ব্যান্ডউইথ বা স্লুইভ রেট নয়)। ইনপুট ক্যাপাসিট্যান্স একটি বড় সমস্যা হওয়া উচিত নয় --- 1 কে ক্রমের সাথে ক্যাপাসিটারগুলি কয়েক দশক পিএফ কয়েক শত পিএফের ক্রম হয় --- অপ-এম্পের ইনপুট তৈরি করতে যথেষ্ট উচ্চ ক্যাপাসিট্যান্স নগণ্য।

অন্য কোন ব্যবহারিক সমস্যা যা আমি উপেক্ষা করছি? আমি যদি কিছু মেগাহার্টজের ক্রমযুক্ত কাটঅফের সাথে এমন সক্রিয় ফিল্টারটি চাই তবে আমি কি বাস্তববাদী হয়ে উঠছি? (দাম নির্ধারণ করা কোনও সমস্যা নয় --- আমার যদি $ 10 বা $ 20 পরিসরে কোনও অপ-অ্যাম্প প্রয়োজন হয় তবে তা ঠিক আছে)

Comments

আপনি উত্স আর এর সংজ্ঞা দিতে এবং আর এবং তারের ক্যাপাসিটেন্স লোড করতে পারেন? এবং যদি সম্ভব হয় তবে 10MHz @ -3dB ফেজ শিফট এবং প্রত্যাখ্যান -dB @ 20MHz। লিনিয়ার ফেজ, সর্বাধিক ফ্ল্যাট বা ?? 200 গিগাবাইট ডাব্লু 200 ডাব্লু ওহম বা তাই রো কমানোর জন্য জিবিডাব্লু সিগন্যাল বিডাব্লু এর চেয়ে অনেক বেশি হওয়া উচিত be এটি সীমিত হওয়ার কারণ রয়েছে এবং এটি এই পরামিতিগুলির উপর নির্ভর করে উদ্দেশ্য কী?

— টনি স্টিয়ার্ট সানিসস্কিগুয়ে EE75

মূল কারণটি ক্যাপাসিটিভ তারের লোডগুলিতে> = 100 গিগাবাইট ডাব্লু সহ unityক্য লাভের অস্থিরতা, উচ্চ আউটপুট প্রতিবন্ধকতা যদি না 1PF বিপথগামী ক্যাপাসিট্যান্স হিসাবে মিলিত প্রতিবন্ধকতা পিকিং হতে পারে।

— টনি স্টিয়ার্ট সানিসস্কিগুয়ে EE75

এডিআইয়ের ওয়াল্ট জং আমাদের সাবধান করে দিয়েছে "একটি সক্রিয় লোপপাস ফিল্টারে -40 ডিবি স্টপব্যান্ড সম্পাদন করতে, ওপাম্পের স্টপব্যান্ডের যে কোনও জায়গায় 40dB লাভ উদ্বৃত্ত হওয়া দরকার।" অতিরিক্তভাবে, ওপ্যাম্পগুলিতে প্রায়শই ইন্ডাকটিভ জাউট থাকে (ওপ্যাম্প রোলফ দ্বারা সরবরাহিত প্রতিরোধের এবং 90 ডিগ্রি ফেজশিফ্ট), এবং ফিল্টারটির ক্যাপাসিটারগুলি ওপ্যাম্পের চারপাশে একটি উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি পাথ সরবরাহ করে; ক্রমবর্ধমান Zout সঙ্গে, opamp যে উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি শক্তি ক্ষয় করতে পারে না। সুতরাং আপনার যদি সত্যিই দুর্দান্ত স্টপব্যান্ড পারফরম্যান্সের প্রয়োজন হয়, প্রথম মেরু হিসাবে প্যাসিভ আরসি এলপিএফ করুন এবং ওপ্যাম্প স্পেকসের সাথে উদার হন।

— অ্যানালগ সিস্টেমেসরাফ

আপনি যদি "741" এর সাথে "op amp" সমান করেন তবে বইটি সম্ভবত সঠিক। তবে আপনি যদি তার পরিবর্তে কোনও অপ্প ব্যবহার করেন তবে নয় :)

— অ্যালেফজেরো

পছন্দ করুন আমি অবাক হয়ে ভাবছিলাম যে তৃতীয়-অর্ডার বাটারওয়ার্থ (1 / এইচ (গুলি) = (গুলি + 1) (এস + এস + 1) সঠিকভাবে মনে রাখলে) এটি করা আপনার ক্ষতি করবে না। যাই হোক না কেন, ফিল্টারটি একটি প্রাথমিক ইনপুট পর্যায়টি পায় যা কেবল একটি আরসি।

— ক্যাল-লিনাক্স

Answer 1

আমি বিশ্বাস করি আপনার বিশ্লেষণ ভাল হবে। আমি স্যালেন-কি 4 র্থ অর্ডার ফিল্টার তৈরি করেছি যা প্রায় 3 মেগাহার্টজকে কাট অফ করে পারফরম্যান্স সম্পর্কে কোনও চিন্তার কারণ নেই। আমি দেখতে পাচ্ছি না যে 10 মেগাহার্জ অ্যাক্সেসযোগ্য নয়।

এটি সব কিছুই অপ-অ্যাম্প পছন্দ সম্পর্কে about Unityক্য লাভের পর্যায়ে এটি নির্ধারণ করা সহজ যে কোথায় লাভটি নীচে নেমে শুরু করে (বলুন) ০.৯৯ এবং এটিকে সীমিত ফ্রিকোয়েন্সি হিসাবে বিবেচনা করুন। অন্যদিকে, কোনও অপ-অ্যাম্পের আউটপুট প্রতিবন্ধকতা আরও খারাপ হয় যখন এটি মেগাহার্টজ অঞ্চলে প্রবেশ করে তাই আপনাকে নিশ্চিত হতে হবে যে এটি ক্লিপিং ছাড়াই বা খুব slালু ছাড়াই শিখর প্রবাহ সরবরাহ করতে পারে।

আপনাকে বেশ কয়েকটি হারের সীমাবদ্ধতাগুলিও বিবেচনা করতে হবে তবে আমি যতটা অবগত আছি, এটি সম্পর্কে।

The Art of Electronics, 3rd Edition1980 সালে এটি প্রথম প্রকাশিত হওয়ার পর থেকে এটি সম্ভবত সম্ভব যে বিভাগটিতে কোনও আপডেট করেনি।

Comments

এটি আজ 7 ম ডাউন ভোট - কোনও ধারণা কেউ?

— অ্যান্ডি ওরফে

আমিও তাই পেয়েছি। অবশ্যই এমন নবাবী হতে হবে যা নিখরচায় দক্ষতার প্রশংসা করে না এবং কীভাবে কোনও মন্তব্য লিখতে জানে না

— টনি স্টিয়ার্ট সানিসস্কিগুয়ে EE75

@Andyaka। ডাউন ভোট হতাশাজনক হয়েছে। তবে আপনার উত্তরগুলি সর্বদা শেষ পর্যন্ত ইতিবাচক ভোট পান।

— মারলা

সত্যই 10MHz পুরোপুরি সম্ভব। আমি সম্প্রতি 10 মেগাহার্জ জন্য একটি সক্রিয় লো পাস করেছি এবং এমনকি ওপ্যাম্পে 50 ওএম লোড চালিয়ে দিতে পারি। এটি দুর্দান্ত কাজ করে, তবে এই OpAmps দামি এবং কিছুটা তাপও উত্পাদন করে।

— টি প্লুয়েস

স্ট্যাকেক্সচেঞ্জে উত্তপ্ত পোস্টগুলির সাথে মোকাবিলা করা প্রায়শই হতাশাব্যঞ্জক। সমস্ত ধরণের অনাকাঙ্ক্ষিত আচরণ প্রবেশ করে I

— joojaa

Answer 2

আমার প্রথম প্রশ্ন: সত্যি? সক্রিয় ফিল্টার ব্যবহারিক হওয়ার জন্য ইতিমধ্যে মাত্র 100 কেএইচজেড খুব বেশি?

না, 100kHz কিছুই নয়, তবে এটি সমস্তটি ওপ্যাম্পের উপর নির্ভর করে। এক পর্যায়ে গাইন ব্যান্ডউইথ পণ্য সমস্যার কারণ হতে চলেছে। আপনার যদি 1MHz বা 10MHz GBWP (যদি এওফই প্রথম সংস্করণের সময় সাধারণত আদর্শ হতে পারে) এর সাথে একটি ওপ অ্যাম্প থাকে তবে সম্ভবত তারা সংস্করণগুলি তুলনা করে তাই এটি আমার চিন্তাভাবনাগুলি আপডেট করে না) তবে 100kHz না অযৌক্তিক শোনান, কারণ আপনি কেবল ফিল্টারিংয়ের মাত্রা বা দুটি পেতে পারেন এবং তারপরে ব্যান্ডউইথ একতা অর্জনের নীচে চলে যায়। তারপরে আপনার লোপপাস ফিল্টারটি আরও বেশি ব্যান্ডপাসের মতো দেখাচ্ছে।

অন্য কোন ব্যবহারিক সমস্যা যা আমি উপেক্ষা করছি? আমি যদি কিছু মেগাহার্টজের ক্রমযুক্ত কাটঅফের সাথে এমন সক্রিয় ফিল্টারটি চাই তবে আমি কি বাস্তববাদী হয়ে উঠছি? (দাম নির্ধারণ করা কোনও সমস্যা নয় --- আমার যদি $ 10 বা $ 20 পরিসীমাটিতে কোনও অপ-অ্যাম্প প্রয়োজন হয় তবে তা ঠিক আছে)

যদি আপনার সত্যিই অতীত 50MHz ফিল্টারিংয়ের প্রয়োজন হয় তবে পরজীবীকরণগুলি ESR হিসাবে মডেল করা দরকার এবং ক্যাপাসিটারগুলিতে ESL ফিল্টারের খুঁটিগুলিকে প্রভাবিত করতে এবং উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে তাদের নিজস্ব ফিল্টার খুঁটি তৈরি করতে শুরু করবে। সম্ভব হলে মশলা প্যাকেজ ব্যবহার করুন। নিশ্চিত করুন যে GBWP পর্যাপ্ত পরিমাণে উচ্চ, এই দিনগুলিতে + 100MHz ব্যাপ্তিতে কাজ করে এমন op amps পাওয়া শক্ত নয়।

Comments

এটা ঠিক ঠিক। হাই জিবিডাব্লুপি ওপি অ্যাম্পস 1980 সালে এওই প্রকাশিত হওয়ার সময় পারফরম্যান্স, ব্যয় দক্ষ বা এমনকি উপলব্ধ ছিল না। 1980 সালে 8086 প্রান্তটি কাটছিল এবং একটি আইসিতে 10 মেগাহার্টজ দ্রুত জ্বলছিল। এখন আমরা একটি ২.৪ গিগাহার্টজ ব্যান্ডউইথথের সাথে L 3 এর জন্য একটি এলএমএইচ 6881, বা 8 গিগাহার্জ জিবিডাব্লুপি সহ M 7 এর জন্য এলএমএইচ 5401 কিনতে পারি - এটি 1980 সালে কল্পনাতীত ছিল। বইটি এখনও আপডেট হয়নি।

— জে ...

Answer 3

উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে স্যালেন কী টপোলজির মূল সমস্যাটি হ'ল অপ-এম্পস আউটপুট প্রতিবন্ধকতা বৃদ্ধি পায়, তাই স্টপব্যান্ডটি ট্র্যাশ করে 2 সি ক্যাপাসিটরের মাধ্যমে ইনপুট সিগন্যালের ফিডফর্ডার নিয়ন্ত্রণ করতে ব্যর্থ হয়।

Answer 4

টিআইয়ের একটি 10 ​​মেগাহার্টজ ডিজাইনের অ্যাপ নোট রয়েছে। এটি তাদের THS4001 স্বল্প ব্যয়ের 270 মেগাহার্টজ -3 ডিবি অপ এমপ উপর ভিত্তি করে।

অপ এম্পসগুলিতে আপনার 50 Ω সিগন্যাল জেনারেটরের তুলনায় একটি ওপেন লুপ আউটপুট প্রতিবন্ধকতা রয়েছে। এটি তাদের সংক্ষিপ্ত সার্কিট সুরক্ষা দ্বারা স্থিতিশীল করে তোলে। উচ্চতর GBW Zout = Zoc / GBW হ্রাস করতে ব্যবহৃত হয়। ব্রেডবোর্ড ইএসএল (0.5nH / মিমি) এবং স্ট্রে ক্যাপাসিট্যান্স হ্রাস করতে হবে।

150 মেগাহার্টজ জিবিডাব্লু দিয়ে আপনি 5 পিএফ, 10 পিএফ দিয়ে 1 কে আর ব্যবহার করতে পারেন।

আমি তাদের নকশা পড়িনি।

http://www.ti.com.cn/cn/lit/an/sloa032/sloa032.pdf

যে কোনও ফিল্টার ডিজাইন করতে, আপনার এই চশমাগুলি 1 ম বিবেচনা করা উচিত;

Source impedance \$Z_S(f)\$   
Load Impedance \$Z_L(f)\$   
Gain   -3 dB passband \$f_p\$    
Loss   @ \$f_s\$stop band edge   e.g. \$  ~-dB~ @ ~2*f_p, 10*f_p\$    
 ..  or order of filter    
% load regulation error = % Output/Load impedance ratio ( for low % )    
Phase shift in passband, group delay  
Noise, supply power  
Output swing and slew rate limit