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滤波器的输出让人匪夷所思

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
max4243设计单电源带通滤波器,二阶单位增益巴特沃思,
F1=1Hz,F2=20Khz
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Vcc=3.36v
在0输入的时候,直流偏置都为1.68 V
在15KHz,V有效值=280mv,滤波器的输出为278mv
但是,在频率不变,有效值增加的时候,滤波器开始非线性的输出,且最大值为300mv
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理论上,滤波器的输出在0-Vcc之间,这款滤波器具有rail-to-rail功能
感觉滤波器的输出受到限制了,
请各位帮帮忙,我弄了一个月了,没搞定

Rail-to-rail的特性指的是输出摆幅的线性指标,而不是针对电路的“所有点”的。从你设计的电路看,这是一个以两级跟随器为基础的结构,就是说它的输入与输出幅度差不多是相等的,这和你的测试结果(输入280mv。输出278mv)一致。明显两级的输入信号过大造成了这个失真,就是说失真是输入端激励过强所导致。建议调整设计思路(例如,降低输入,如果输出幅度不够,再增加一级,把滤波和增益分开考虑等。
仅供参考。

谢谢你的解答
不过我有个疑问
滤波器的输出可以在0-Vcc之间的,为什么到了300mv就上不去了
有哪些原因可能导致的
况且,我的输入在700mv,理论上是可以实现的

如以前的回复,失真的原因不在输出部分。

这个电路在你的电源和偏置条件下,至少在输出1v有效值(峰-峰值约为2.82V)时候是不会失真的,但是请注意tail-to-tail 特性指标所表示的仅仅是输出的动态范围,即输出级的特性。但是由于你的设计中过强信号过强(与输出相当),这样,在信号进入尚末级之前就已经失真而出现限幅削顶现象了了,当然输出就不能继续提升了,你可以这样观察输出波形,从刚刚出现失真开始,当你加大输入幅度时,输出波形“不长个(幅度不提高,就是近似的那个300mv),光变胖(削顶更厉害)”,这里面的原理性原因就是前面某级出现了限幅失真。只用MV表之类的电压表通常反映不出这个现象。

试验:
集成电路不能像分立件电路一样逐级测量,但是可以用另外的方法检测(或者叫试验):通过负反馈量的调整设置电路增益,在不同增益下,改变输入幅度,测量不同增益情况下输出信号的最大不失真输出电压值(也注意输入幅度),这样做会更好地理解tail-to-tail指标的含义。

另外一个问题:MAX4243的开环增益带宽乘积只有90kHz,而见到你的应用频率范围要在20kHz左右,这样低的GBW 恐怕不能满足你的应用需求:20kHz频率下开环增益过低,且带内均匀度(频响)也会有过大波动,作为滤波器设计应当首先选用频率特性可以满足需要的,例如至少GBW在200kHz以上的.

学习到知识……

谢谢了
后来更换了一个GBW为1Mhz的芯片
就消除了这个问题。。。

CBW是个重要的问题.
我原来的解释存在很大问题。现就Tail-to-Tail的问题作出重要修正如下:
运放按照tail-to-tail可以分成两类:
第一类是:Input and Output
就是说输入和输出都具有这个特性,.
第二类是:Output Only
就是只在输出端具有这一特性.
假日期间,仔细核对了MAXIM公司的资料,才发现:你选择的MAX 4243就属于第一类,就是它的输入也具有这个特性,且其输入信号范围为:VEE - 0.2V和 VCC + 0.2V,按照这个参数,以上相关解释就是错误的!原来电路的选择问题出在CBW,而不在Tail-to-tail上.
在此向你和受到误导的各位致歉

真负责!!

冯老 就是负责啊!
学习。

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