Активный фильтр. Лезут рога.

[bashkir]

Доброго времени суток форумчане!

Моделирую активный двухполосный фильтр четвертого порядка с сабсоником. Фильтры считал в программе FilterPro от TI, модель в Tina TI.

После сабсоника выше частоты 20 кГц начинается подъем и выше 200 кГц лезут "рога" с амплитудой ~ +30 дБ.


Есть 2 вопроса:
1 - чем вызван данный эффект и чем грозит?
2 - ну, и соответственно, нужно ли валить эти Рога выше 20 кГц? Каким порядком?

Схема:

[bashkir]

А вы попробуйте промоделировать шесть последовательно включенных повторителей.
Вложение 204295
Я думаю даже в этом случае на 100 МГц будет подъём на 10 дБ.

Один повторитель дает горбик в 1.7 дБ даже без сопротивления в обратной связи. Попробуйте плз промоделировать повторитель на LM6172 в другой программе, так же горбить будет?

В даташите пишут:
COMPENSATION FOR INPUT CAPACITANCE


The combination of an amplifier*s input capacitance with the gain setting resistors adds a pole that can cause
peaking or oscillation. To solve this problem, a feedback capacitor with a value
CF > (RG × CIN)/RF (1)
can be used to cancel that pole. For LM6172, a feedback capacitor of 2pF is recommended.

Если я правильно понял, то емкость в 2 пФ в обратной связи должна компенсировать возбуд, но в симуляторе этого не происходит.

[EvilPanda]

Я, помню, тоже долго "изобретал велосипеды" с активными фильтрами. Что только не перебробовал! Потом года три назад взял за основу схему кроссовера Линквица (LR4) и теперь только подгоняю ее иногда в LSPCad-е под конкретные динамики (если что-то меняю).

[_Сам_]

Один повторитель дает горбик в 1.7 дБ даже без сопротивления в обратной связи.

ага, я так и думал. А когда вы поставили 6 идентиных повторителей горбики перемножились и получилось 10 дБ. Только что такое 10 дБ? Это усиление в 3 раза. Иными словами, если на вход вашего фильтра подать синус 100 МГц х 10 мВ, то на выходе получим 30 мВ. Это не возбуд, а особенность ОУ. У него фаза закручивается на этой частоте и на АЧХ есть небольшой горбик 1.7 дБ. Сделайте так, чтобы на вход первого ОУ не попадало 100 МГц, поставьте входную RC цепочку отрезающую всё то, что выше 100 кГц (вас ведь интересует звуковой диапазон, а не мегагерцы).

Ещё можно ограничить полосу повторителя вот так:

[bashkir]

ага, я так и думал. А когда вы поставили 6 идентиных повторителей горбики перемножились и получилось 10 дБ. Только что такое 10 дБ? Это усиление в 3 раза. Иными словами, если на вход вашего фильтра подать синус 100 МГц х 10 мВ, то на выходе получим 30 мВ. Это не возбуд, а особенность ОУ. У него фаза закручивается на этой частоте и на АЧХ есть небольшой горбик 1.7 дБ. Сделайте так, чтобы на вход первого ОУ не попадало 100 МГц, поставьте входную RC цепочку отрезающую всё то, что выше 100 кГц (вас ведь интересует звуковой диапазон, а не мегагерцы).

Ещё можно ограничить полосу повторителя вот так:

Спасибо _САМ_, наконец я получил ответ на вопрос из первого поста, но более "развернутый". ) Вечером перерисую схемку и выложу.

А что насчет 2 пФ? оставить как даташит рекомендует? И посоветуйте пожалуйста прогу для разводки печатных плат, желательно бесплатную (либо с кряком)

[_Сам_]

А что насчет 2 пФ? оставить как даташит рекомендует?

даташит - это святое, к нему надо прислушиваться, но... 2 пФ это очень мало и может быть сравнимо с паразитной ёмкостью монтажа или разводки. Короче, плох тот ОУ, который возбуждается, если ему не хватило 2 пФ.

И посоветуйте пожалуйста прогу для разводки печатных плат, желательно бесплатную

сорри, тут я не советчик

[bashkir]

Ещё можно ограничить полосу повторителя вот так:

Правильно ли я понял, что необходимо добавить емкость между + и - каждого ОУ? Горбик еще подрос )))




Если я поставлю ФНЧ 2 порядка перед основным каскадом, достаточно ли этого будет?



-45 дБ на 100 мГц

[_Сам_]

Правильно ли я понял, что необходимо добавить емкость между + и - каждого ОУ? Горбик еще подрос )))

блин, чего-то я не то насоветовал попробуйте тогда так:

Если я поставлю ФНЧ 2 порядка перед основным каскадом, достаточно ли этого будет?
-45 дБ на 100 мГц

ну конечно достаточно, ведь в исходном звуковом сигнале нет 100 МГц, это же радио частота КВ диапазона.

[bashkir]

Вроде со схемой фильтра все ясно, 10% от общей схемы девайса готово... осталось остальные 90% - БП правильный сделать.... Вот здесь засада....

[viktor8m]

делайте фильтр не Баттерворта, а Бесселя и получите монотонную ГВЗ без выбросов при топологии Саллена-Кея

Бессель имеет монотонную ГВЗ только для ФНЧ (без разницы какая топология), а для других фильтров (ФВЧ, ПФ) никакая апроксимация не может получить монотонную ГВЗ из-за комплексных чисел в числителе коэф. передачи (вот у ФНЧ в числителе нет мнимых чисел). Только ФВЧ первого порядка имеет монотонную ГВЗ (на некотором участке), а для улучшения ГВЗ ФВЧ большего порядка требуются фазовые корректоры.

Это не возбуд, а особенность ОУ.

Действительно многие казалось бы скомпенсированные внутренне на единичное усиление на самом деле дают при малом усилении (менее 4-5) выбросы на АЧХ, надо выбирать те, которые и при 1 не дают, напр., OPA134 (2132, 2134), OPA827 и т.д.

[_Сам_]

Бессель имеет монотонную ГВЗ только для ФНЧ (без разницы какая топология), а для других фильтров (ФВЧ, ПФ) никакая апроксимация не может получить монотонную ГВЗ из-за комплексных чисел в числителе коэф.

да,я в курсе. Потому мне очень нравится метод получения ФВЧ путём вычитания ФНЧ Бесселя высокого порядка из задержанного на величину ГВЗ исходного сигнала. ФВЧ получается очень близким к фазолинейному безо всяких конвольверов.

[viktor8m]

ФВЧ получается очень близким к фазолинейному безо всяких конвольверов.

Вы уверены, что это верно и для ФНЧ Бесселя высокого порядка (я пока не проверял)?

[Jazzer]

И посоветуйте пожалуйста прогу для разводки печатных плат

Sprint-Layout, простая и де-факто стандарт для любителей:
https://wzone.vegalab.ru/faq/sprint_layout
Найдите пятую версию, но не старше, (v6 и v7 это фейки с самодельными "доработками"):

[_Сам_]

Вы уверены, что это верно и для ФНЧ Бесселя высокого порядка (я пока не проверял)?

Во вложении АЧХ\ФЧХ Бесселя 12-го порядка. ГВЗ (зелёная кривая) у него в полку 10 мс во всей полосе пропусканя до минус 12 дБ (красная кривая). При этом фаза (жёлтая кривая) в этой зоне идентична фазе простой линии задержки на 10 мс (именно потому 50 Гц и 100 Гц имеют сдвиг фазы 180 и 360 градусов) . К сожалению при вычитании мы получим ФВЧ не 12-го порядка, а лишь 2-го, на зато фаза практически не накручивается. Отличие фазы от нуля тем меньше, чем выше порядок Бесселя и чем дальше у него тянется полка ГВЗ. При необходимости получения ФВЧ более высокого порядка финт с задержкой и вычитанием можно повторить и получить 4-й порядок.

[bashkir]

да,я в курсе. Потому мне очень нравится метод получения ФВЧ путём вычитания ФНЧ Бесселя высокого порядка из задержанного на величину ГВЗ исходного сигнала. ФВЧ получается очень близким к фазолинейному безо всяких конвольверов.

"Переведи..." (с) Как это реализуется?

---------- Сообщение добавлено 14:54 ---------- Предыдущее сообщение было 14:51 ----------

Sprint-Layout, простая и де-факто стандарт для любителей:
https://wzone.vegalab.ru/faq/sprint_layout
Найдите пятую версию, но не старше, (v6 и v7 это фейки с самодельными "доработками"):

Спасибо Jazzer!

[_Сам_]

Как это реализуется?

я делал программно, через Cockos REAPER, но можно сделать в железе.

[DenOFF]

Offтопик:

Sprint-Layout, простая и де-факто стандарт для любителей:
https://wzone.vegalab.ru/faq/sprint_layout
Найдите пятую версию, но не старше, (v6 и v7 это фейки с самодельными "доработками"):

Я не так давно скачал 6 версию с рутрекера, уж не знаю на сколько она фэйк, но разница по сравнению с 5 версией есть, и в лучшую сторону.

[Lexey]

(v6 и v7 это фейки с самодельными "доработками")

6-я версия есть не фейковая. А пятая герберы криво экспортирует. Вместо SMD-контактных площадок проводники делает. Но если герберы не нужны, то пятой достаточно.