过滤供电轨外的直流电压

2019-9-20 14:56| 发布者: 南召修电视| 查看: 37| 评论: 0

摘要: 有源低通滤波器可以具有广泛的AC响应特性，但它们都有一个共同点，那就是它们通过DC。与其他模拟处理模块一样，它们因此可能在DC偏移和增益或跨度中引入误差。由于所使用的放大器的偏移电压，大多数滤波器配置引入DC ...

有源低通滤波器可以具有广泛的AC响应特性，但它们都有一个共同点，那就是它们通过DC。与其他模拟处理模块一样，它们因此可能在DC偏移和增益或跨度中引入误差。由于所使用的放大器的偏移电压，大多数滤波器配置引入DC偏移误差。我们在“低通滤波器：不漏电流的故事”中看到了一种可以在某种程度上缓解这种情况的方法。在那里呈现的最终电路中（再次如下图1所示），频率响应管理的繁重提升是通过有源“侧链”完成的，主信号只是从输入到输出通过电阻网络。对失调误差的唯一贡献来自放大器输入泄漏电流，该电阻网络上的电压降低。在现代CMOS放大器中，这些泄漏电流很小（至少在室温下）。

但是，有一些用例仍然不支持此配置。一个是你不能依赖放大器输入电流足够低而忽略的地方。如果滤波器位于地下非常深的热洞底部的地震传感器内，即使使用CMOS放大器也可能出现这种情况。另一种情况乍一看似乎不是一个合法的案例。这就是您要过滤的电压超出了可用于运行有源电路的电源电压的位置。

例如，假设您有一个数十或数百伏的高值偏置电压，并且您正试图对其进行低通滤波以消除一些纹波，但您的电路板上只有5伏电源。将电压衰减到“适合”是不可能的，因为您希望滤波电压与输入值相同-只是更清洁。

在这些情况下，我们通常不使用串联电阻（适当的低值）和分流去耦电容吗？当然，无论纹波电平是多少，我们都可以通过充分增加所产生的单极无源低通滤波器的时间常数来将其抑制到可忽略的水平。但是，你可能已经在你自己的设计中遇到过这种情况，如果你只是依靠这种简单的方法，那么你可能会遇到电容器尺寸太大而且步长稳定太慢的双重打击。

考虑使用更高阶滤波器来解决这个问题似乎是显而易见的。如果纹波频率非常低，则无源滤波器可能需要不方便的大电感器。在下一篇文章中，有更多关于无源方法，并选择实际的滤波器响应。现在让我们专注于无电感解决方案-即有源滤波器。

我们可以使用图1所示的D元件梯形滤波器技术来创建合适的高阶滤波器吗？好吧，不是它的立场。从原理图中可以看出，某些放大器输入端子通过电阻路径连接到输入电压，这将设置这些端子的静态电压。没有实际的方法。我们需要的是一种D元件拓扑，它实际上并没有“看到”它所连接的直流电压。而且，虽然我们正在使用它，如果它使用更少的放大器不是一个好主意吗？（运算放大器制造商无需回答这个问题）。为了让我们开始，让我重新介绍一下您可能已经非常熟悉的滤波器配置：

这可能是最受欢迎的二阶带通滤波器电路，网络充斥着它的信息。现在看来，这看起来并不是很有用，因为它是一个带通滤波器，放大器输出端出现的滤波信号不包含输入电压的直流值。这有点，很好，传统，我们需要再看看。

想想在图2中标记为J的点处发生了什么。你能通过检查看到那个点的频率响应是什么样的，参考输入？嗯，我们知道放大器输出端的电压具有带通特性。我们还可以看到C2，R2和放大器形成的块只是一个微分器，每个倍频程上升斜率为+6 dB。因此，J乘以+6 dB/倍频程斜率时的电压看起来像带通。

为此，J的电压实际上必须具有相对于输入的二阶低通响应，如图3所示。

为什么这有用？好吧，它表明我们可以制作一个电路，我们可以“贴上”电阻，为我们提供更多的阻带抑制，而不仅仅是单独使用分流电容。你可能会认为这是一个“超级电容器”。但坚持下去，并不是“布鲁顿魅力：使用精明的缩放让那些电感消失”和“啧啧，我明白了”中引入的D元件的另一个绰号！广义阻抗转换器的来龙去脉。你打赌！事实证明（你可以通过一些手动分析很容易地证明这一点），在C1和C2的连接处，我们的电路'看起来像'值为C1+C2的电容和值为C1C2R2的D元件的并联组合。

如果你侧面看电路会更容易看到，如图4所示。

此外，放大器的输出和反相输入都通过电容连接到电阻R1。输入电压和滤波器电子元件的有源部分之间没有电流连接。这意味着我们可以在电阻上放置我们想要的任何电压（当然受电容器击穿额定值的影响），与放大器的电源电压无关。

我们可以将一堆这些链接在一起以获得RDC梯形滤波器，如图5所示：

现在，我们没有制造纯D元件，而是一个并联电容器的元件。当我们在梯形滤波器电路中使用这些而不是纯D元件时，我们得到了标准设计方法未涵盖的滤波器电路。等效LCR无源滤波器（在我们应用布鲁顿变换之前）包含电容器，每个电容器并联一个电阻器。我们如何考虑到这一点？好吧，你会记得我对“使用Million Monkeys方法的滤波器设计”的依恋-使用电子表格求解器来处理过滤器电路以获得正确的响应。下次我们将再次看到这些Monkeys如何能够做得很好，并为这种拓扑创建有用的滤波器设计。

更重要的是，你可以看到我们只需要为滤波器中的每个分支使用一个放大器。图5显示了一个七阶滤波器，它仅使用三个放大器，而不是图1中常规单端D元件设计所需的六个放大器。

这可能看起来都是理论上的，而且缺乏“我如何使用它？”的信息。下一次我将描述这种高阶滤波器的工作示例，该滤波器用于高偏置电压，远远超出可用的直流电源，使用这种方法来满足严格的元件尺寸和稳定时间限制，而这些限制根本无法满足“打开一个电容器”。这还将深入探讨截止频率，阻带抑制和建立时间如何相互作用，以及我们如何优化这些非标准电路中的值以实现最佳性能。同时，为什么不侧视某些其他电路？快乐（无DC）过滤！

路过

雷人

握手

鲜花

鸡蛋

收藏分享邀请

上一篇：《电子报》2019年第38期pdf导读下一篇：中兴ZXV10 T502会议电视系统故障速修3例

账号		自动登录	找回密码
密码			注册

过滤供电轨外的直流电压

最新评论

相关分类