К вопросу о преобразователях ток-напряжение

[A.R.]

Большинство хороших книг по схемотехнике так или иначе освещают вопрос активных фильтров, но именно с токовым входом мне что-то не попалось. Да и откуда берется, скажем формула для фильтров Рауха, или Саллен-Ки, особо не расписывают. Пока разбирался -- делал заметки для памяти, и получилась целая телега, сам не ожидал. Ничего особенного, но подрастающему поколению может быть полезно. Пользуйтесь. Если что, поправляйте.

[Semigor]

Вобще-то я два года назад выкладывал на вегалабе экселевский файлик для расчета ФНЧ:
https://forum.vegalab.ru/attachment....3&d=1202406207
Приведен расчет для третьего порядка, поскольку в ЦАПах первое звено фильтра должно быть пассивным, соответственно, наиболее оптимальным будет фильтр именно 3-го порядка. Но можно, конечно, считать для любого, подставляя соответствующие коэффициенты a и b из таблицы.

Виноват, там только горб входного сопротивления получается - как раз вблизи частоте среза. У меня в модели около 1 Ком получилось на 20 кГц.
...микросхема ЦАП не может работать на столь высокое сопротивление нагрузки - искажения сильно возрастут. Для сохранения линейности напряжение в точке А должно быть мало.

А разработчики Audio Alchemy DDE v3.0 этого не знали, и поставили именно 1 кОм

[ИГВИН]

На форуме писали, что допустимое максимальное сопротивление здесь порядка 100 Ом, меньше-лучше.

krulfa прав - действительно, входное сопротивление фильтра меняется очень круто.
Его максимум приходится на частоту перегиба фильтра.

[Серый Мыш]

A.R., Спасибо Профессор !
ленив я, ленив . Потому доверил всё симулятору - работает .
Как фильтр работает, но как виртуальная земля - не хочет.
По-смыслу - На НЧ ОУ даёт виртуальный нуль, на ВЧ - конденсатор на входе должен спасти. Но с "подкрутками" на 10кГц не менее 100мВ выходит - как ЦАП на это посмотрит?
Бугор импеданса там на частоте среза

[A.R.]

На форуме писали, что допустимое максимальное сопротивление здесь порядка 100 Ом, меньше-лучше. Тогда R2 и R1 придется брать десятки Ом, и конденсаторы С1, С2получатся номиналов до единиц микрофарад и немаленькие по габаритам. А крупные конденсаторы = большие паразитные контуры, ловящие помехи, что для прецизиозного ЦАП плохо применимо.

Вобщем-то, номиналы взяты от балды, чисто проиллюстрировать. Хотя резонансный пик должен прийтись на fg, она достаточно высока, чтобы искажения на ней уже были не очень важны. Сейчас добавлю вторую "методичку", там входное сопротивление порядка 600Ом. Уже меньше, причем опять специально не старался минимизировать.

Добавлено через 1 минуту

Вобще-то я два года назад выкладывал на вегалабе экселевский файлик для расчета ФНЧ:
https://forum.vegalab.ru/attachment....3&d=1202406207
Приведен расчет для третьего порядка, поскольку в ЦАПах первое звено фильтра должно быть пассивным, соответственно, наиболее оптимальным будет фильтр именно 3-го порядка. Но можно, конечно, считать для любого, подставляя соответствующие коэффициенты a и b из таблицы.

Я, честно говоря, не очень верю в пассивные фильтры сразу после ЦАПа, по ряду причин. Но, как грица, пусть цветут тысяча цветов

Добавлено через 9 минут
Добавил "методичку" в 1 пост

[Semigor]

Я, честно говоря, не очень верю в пассивные фильтры сразу после ЦАПа, по ряду причин. Но, как грица, пусть цветут тысяча цветов

Я тоже не верил, но потом просто взял и отслушал варанты.

[ИГВИН]

Я тоже не верил, но потом просто взял и отслушал варианты.

Игорь, для токового выхода?

[krulfa]

Хотя резонансный пик должен прийтись на fg, она достаточно высока, чтобы искажения на ней уже были не очень важны.

На выходе ЦАП - "грязный" спектр, поэтому ощутимая мощность помех и продуктов интермодуляции все равно придется на резонансный пик. Собственно, ради этого и ставится аналоговый фильтр после цифрового.

Можеть быть, попробовать фильтр 1 порядка, но на сдвоенных (скаскадированных) ОУ.

Пассивный фильтр - тоже интересно.

P.S. А если уменьшать номиналы резисторов и увеличивать - конденсаторов, то упадет коэффициент усиления и придется дополнительно усиливать сигнал. На 1 кОм будет 1В, на 100 Ом - 0.1 В.

[A.R.]

На выходе ЦАП - "грязный" спектр, поэтому ощутимая
мощность помех и продуктов интермодуляции все равно придется на резонансный
пик. Собственно, ради этого и ставится аналоговый фильтр после цифрового.

Не путайте. Подавление "грязного" спектра не зависит от входного сопротивления фильтра. Оно полностью описывается уравнением трансимпеданса фильтра, есть частота -3дБ, от нее спад примерно 60дБ/декада. И все. Какое сопротивление ЦАП "видит" -- это отдельный разговор, и оценить интермодуляцию можно только с полезной частью спектра, которая окажется в районе этой частоты. Небесконечное сопротивление ЦАПа, кстати, работает на снижение паразитного напряжения на входе преобразователя. Подумайте сами, выходное сопротивление ИТ -- это шунт на землю, параллельно входу.

Можеть быть, попробовать фильтр 1 порядка, но на сдвоенных (скаскадированных) ОУ.

Может быть. Попробуйте

Пассивный фильтр - тоже интересно.

Очень. Только не забывайте, что в токовой области фильтры делать придется на катушках, и номиналы, чтобы сохранить входное сопротивление хотя бы 1кОм, будут нехилые. И резонансный пик у таких катушек придется на мегагерцы, вот там уже энергия спектра ДС -- будь здоров. И еще один факт: фильтр Бесселя выше первого порядка на пассивных компонентах не построить, только что-то похожее. У этого "чего-то" ГВЗ будет гулять в полосе ЗЧ, гарантированно.

P.S. А если уменьшать номиналы резисторов и увеличивать - конденсаторов, то упадет коэффициент усиления и придется дополнительно усиливать сигнал. На 1 кОм будет 1В, на 100 Ом - 0.1 В.

Как страшно жить

[ZugDuk]

Какое сопротивление ЦАП "видит" -- это отдельный разговор

Например для TDA1541 это важно, т.к. при большом сопротивлении (ом 300) искажении такие, что синус на выходе превращается в прямоугольник. Я для себя на слух выбрал резистор 15 Ом.

Только не забывайте, что в токовой области фильтры делать придется на катушках

А я этого не знал и делал для TDA1541 фильтр второго порядка на резисторах и кондерах.

И еще один факт: фильтр Бесселя выше первого порядка на пассивных компонентах не построить, только что-то похожее. У этого "чего-то" ГВЗ будет гулять в полосе ЗЧ, гарантированно.

Получается фильтр, у него название criticaly damped. Добротность 0.5. Почти Бессель.

[A.R.]

А я этого не знал и делал для TDA1541 фильтр второго порядка на резисторах и кондерах.

Да не забивайте голову Я говорил о токовом последовательном фильтре, а у Вас, скорее всего, был ФНЧ по напряжению, после преобразования на резисторе.

Получается фильтр, у него название criticaly damped. Добротность 0.5. Почти Бессель.

Ну и прекрасно

[Syava]

Offтопик:

Большинство хороших книг по схемотехнике так или иначе освещают вопрос активных фильтров, но именно с токовым входом мне что-то не попалось. Да и откуда берется, скажем формула для фильтров Рауха, или Саллен-Ки, особо не расписывают. Пока разбирался -- делал заметки для памяти, и получилась целая телега, сам не ожидал. Ничего особенного, но подрастающему поколению может быть полезно.

Благое дело - респект.

Добавлено через 6 минут
http://focus.ti.com/lit/sw/symlink/f...download-h.exe - весьма удобная прога, особенно, когда с бумагой и калькулятором не охота возиться Но главный плюс - отрисовка ГВЗ и А/ФЧХ.

Добавлено через 10 минут

Получается фильтр, у него название criticaly damped. Добротность 0.5. Почти Бессель.

*Почти* не считается. Он потому и называется *criticaly damped*
, потому что не Бесселя.

[Semigor]

Игорь, для токового выхода?

Не только: и для токового, и для ШИМ, и для выхода по напряжению - во всех случаях на мой вслух лучший вариант получается с пассивным первым звеном.
Исключение - выходы со встроенного ОУ, этим уже ничего не помогает.

[soundmaker]

Добавил "методичку" в 1 пост

Во, то что надо, только не понятно как Ку получился исходя из амплитуды тока на входе, выходнеого напряжения и R11/

[A.R.]

Во, то что надо, только не понятно как Ку получился исходя из амплитуды тока на входе, выходнеого напряжения и R11/

Vвых на НЧ = Iцапа * R11 * A0 * 2, (т.к. входной сигнал дифференциальный). Отсюда A0 = Vвых / (Iцапа * R11 * 2) = 2 * 1.414 / 2 = 1.414.

Добавлено через 6 минут

Добавлено через 6 минут
http://focus.ti.com/lit/sw/symlink/f...download-h.exe - весьма удобная прога, особенно, когда с бумагой и калькулятором не охота возиться Но главный плюс - отрисовка ГВЗ и А/ФЧХ.

Спасибо. А оно умеет IV второго порядка?

[ИГВИН]

Не только: и для токового, и для ШИМ, и для выхода по напряжению - во всех случаях на мой вслух лучший вариант получается с пассивным первым звеном.

Для ШИМ, и для выхода по напряжению совершенно понятно.
Пассивный фильтр для токового выхода выглядит как емкость в землю на выходе ЦАПа?

[A.R.]

Для ШИМ, и для выхода по напряжению совершенно понятно.
Пассивный фильтр для токового выхода выглядит как емкость в землю на выходе ЦАПа?

Пассивный фильтр с токовым входом/выходом выглядит вот так. Заметим, что его входное сопротивление обязательно будет ненулевым и равным примерно R1 ниже частоты среза или R2 - выше. Осталось только подставить желаемые нам номиналы R1 и R2 и определить номиналы L1 и C1

[Semigor]

Пассивный фильтр для токового выхода выглядит как емкость в землю на выходе ЦАПа?

Да, плюс параллельно емкости резистор I/U.
Схемку с катушкой я тоже выкладывал:
https://forum.vegalab.ru/attachment....4&d=1261925564

[soundmaker]

Vвых на НЧ = Iцапа * R11 * A0 * 2, (т.к. входной сигнал дифференциальный). Отсюда A0 = Vвых / (Iцапа * R11 * 2) = 2 * 1.414 / 2 = 1.414.

Чет я определенно туплю.. A0 = 2/(0,002*1000*2)=... как 1,414 то получилось?!

[ИГВИН]

A.R., Semigor, понятно.

[Михаил45]

Уважаемый Игвин. А эта схема у меня работает прекрасно. Фильтр образован емкостями транса? Я не считал. Шунт во вторичке на слух подобрал по высоким.