Hallo Gemeinde, in SwitcherCAD 3 ist ein Tiefpass 2. Ordnung auf zwei Arten aufgebaut. Einmal als ein RC-Teifpass mit der Grenzfrequenz 3.54KHz, dann ein OPV mit V=1 und dann wieder ein RC-Glied mi der Grenzfrequenz 3.54KHz. Ergibt zusammen einen TP 2. Ordnung mit fg=2.5KHz. Der Frequenzgang und die Phase (gestrichelt) relativ zum Eingangssignal ist in dem Bild als V(rc) geplottet. Parallel habe ich ein Filter mit kritischer Dämpfung und der gleichen Grenfrequenz (2.5KHz) in Sallen-Key-Struktur aufgebaut. Die Kurven liegen nicht exakt über einander weil ich mir die Nachkommastelle bei R und C gespart habe. Was ich nicht verstehe ist, dass der Filter in Sallen-Key-Struktur bei 3MHz anfängt abzuweichen. In beiden Schaltungen arbeitet der gleiche OP mit V=1. Laut Dateblatt hat der OP eine Grenzfrequenz von 220MHz. Warum tickt der Sallen-Key schon bei knapp 4MHz aus? Kann mir das bitte jemand erklären? Party
Weil ein Verstärker mit GBW 240Mhz bei 4Mhz nur noch eine Verstärkung von 240/4=60 hat. Da nimmt dann dessen Ausgangswiderstand zu, was dazuführt, dass das Signal direkt vom Eingang über den C zum Ausgang gelangt. Dem kann man abhelfen indem man Sallen-Key 3.Ordnung macht. Da hat man dann ein RC am Eingang das die hohen Frequenzen erst gar nicht zum Opamp gelangen lässt.
Hallo Party, Helmut hat vollkommen Recht. Bei den allerhöchsten Frequenzen hast du am zweiten Kondensator des Sallen-Key-Tiefpaßfilters, also am nicht invertierenden Eingang des OPamp praktisch gar kein Signal mehr. Deswegen will der OPamp, durch seine Gegenkopplung, am Ausgang eigentlich ebenfalls 0V erzeugen. Dummerweise schafft er es aber nicht, gleichzeitig seinen Ausgangswiderstand unendlich klein zu machen, sondern der wird mit zunehmender Frequenz immer größer und rutscht immer mehr in Richtung Open Loop Ausgangswiderstand. Dadurch bilden der erste Widerstand des Sallen-Key-Filters und der Ausgangswiderstand des OPamp einen Spannungsteiler, der das Signal am Ausgang nicht beliebig klein werden läßt. Stelle dir dazu einfach vor, daß beide Filterkondensatoren bei den allerhöchsten Frequenzen wie ein Kurzschluß aussehen. Wenn dann der erste Widerstand des Sallen-Key-Filters beispielsweise 10k Ohm beträgt und der Open Loop Ausgangswiderstand des OPamp 10 Ohm, steigt die Dämpfung bei den allerhöchsten Frequenzen wieder auf -60dB an. Kai Klaas
Sallen-Key, sind doch aber erprobte Filter. Hast du da was zugefügt oder weggenommen? Poste doch mal das Schaltbild.
Hallo Wilhelm >Sallen-Key, sind doch aber erprobte Filter. >Hast du da was zugefügt oder weggenommen? Das Phänomen ist doch seit Jahrzehnten bekannt, siehe Anhang. Kai Klaas
Hallo Helmut, hallo Kai, danke für die gute Erklärung! Das leuchtet mir ein. Jetzt verstehe ich, wozu im Datenblatt eine Grafik "Output Impedance vs Frequency" gut ist. @Wilhelm: Nein, das ist die normale Struktur wie auf Kais Bild. Ich habe nach Helmuts Rat vor den Sallen-Key noch einen passiven RC-TP geschaltet, der aber die zehnfache Grenzfrequenz (also 25KHz) hat. Danach verläuft die Dämpfung ab 4MHz konstant bei -150db. Ich vermute als Grund, dass ab 3MHz die Sallen-Key-Struktur versagt und die Steigung des Ausgangswiderstandes des OPs (20db/dek) mit der Abschwächung des 25KHz-TPs (-20db/dek) kompensiert wird. Ist das korrekt? Gruss Party
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