带通滤波器可以单电源供电吗？

sfcsdc

带通滤波器可以单电源供电吗？ [复制链接]

 

最近刚开始学习运放的使用。
项目要把一个Vpp为20mV的小信号（带1V的直流偏置）放大到0~4V
我准备用一个带通滤波器滤掉高频噪声和直流成分后再放大到0~4V。
仿真如下



问一下各位大神前面那个运放可以单电源供电吗？
因为后级放大有直流偏置，输入不会变负。

还是说要给滤波器加直流偏置，但是带通滤波器不是会把直流偏置滤掉吗。

或者说要换方案？

maychang

前面那个运放可以单电源供电吗？

不可以。
使用了电容C2除掉直流成份，R4两端电压为有正有负的交流信号。

sfcsdc

maychang 发表于 2019-4-1 16:43
前面那个运放可以单电源供电吗？

不可以。
使用了电容C2除掉直流成份，R4两端电压为有正有负的交流信号 ...

哦，那如果我要用一个5V转-5V的DC/DC芯片，该怎么选？有没有推荐的

maychang

sfcsdc 发表于 2019-4-2 15:17
哦，那如果我要用一个5V转-5V的DC/DC芯片，该怎么选？有没有推荐的

单片运放消耗电流不大，可以考虑使用ICL7660电荷泵芯片将5V转成－5V。

shaorc

maychang 发表于 2019-4-1 16:43
前面那个运放可以单电源供电吗？

不可以。
使用了电容C2除掉直流成份，R4两端电压为有正有负的交流信号 ...

首贴图中几个问题
【1】R2和C1构成低通滤波，R4和C2构成高通滤波，他们一起组成了带通滤波电路？【2】OP1已经构成了同相比例放大器，那R3作用何在？
【3】OP1的放大比例为（1+2.94/29.4）=1.1V，再经过OP2同相放大，比例为（1+9.16/11.1）*1.1=2，那也不够把20mv的峰峰值变为0-4V的范围
【4】R7作用何在？怎么在OP1输入端前没有这个电阻
【5】V15应该不是供电运放吧，图中怎么没有给运放供电，是不是在仿真软件中的器件里已经设置了？

maychang

shaorc 发表于 2019-4-2 17:40
首贴图中几个问题
【1】R2和C1构成低通滤波，R4和C2构成高通滤波，他们一起组成了带通滤波电路？[/backc ...

R2和C1构成低通滤波，R4和C2构成高通滤波，他们一起组成了带通滤波电路？

不是。R2C1R4C2和OP1(包括R5R6)以及R3共同构成带通滤波器。

maychang

shaorc 发表于 2019-4-2 17:40
首贴图中几个问题
【1】R2和C1构成低通滤波，R4和C2构成高通滤波，他们一起组成了带通滤波电路？[/backc ...

OP1已经构成了同相比例放大器，那R3作用何在？

R3对带通滤波器的Q值和带宽等参数有影响。

maychang

shaorc 发表于 2019-4-2 17:40
首贴图中几个问题
【1】R2和C1构成低通滤波，R4和C2构成高通滤波，他们一起组成了带通滤波电路？[/backc ...

OP1的放大比例为（1+2.94/29.4）=1.1V，再经过OP2同相放大，比例为（1+9.16/11.1）*1.1=2，那也不够把20mv的峰峰值变为0-4V的范围

确实电压增益不够。
应该重新按照你的具体要求设计电路。

maychang

shaorc 发表于 2019-4-2 17:40
首贴图中几个问题
【1】R2和C1构成低通滤波，R4和C2构成高通滤波，他们一起组成了带通滤波电路？[/backc ...

R7作用何在？怎么在OP1输入端前没有这个电阻

注意：因存在强负反馈，第一级运放的输出阻抗是很低的，几乎是零。如果没有R7，电池V15两端电压经R8后几乎是短路，无法施加到第二级同相输入端。今有R7，那么电池输出由R8R7分压到第二级同相输入端，而第一级输出经R7R8分压到第二级同相输入端。

maychang

shaorc 发表于 2019-4-2 17:40
首贴图中几个问题
【1】R2和C1构成低通滤波，R4和C2构成高通滤波，他们一起组成了带通滤波电路？[/backc ...

V15应该不是供电运放吧，图中怎么没有给运放供电，是不是在仿真软件中的器件里已经设置了？

V15不是为运放供电，是提供一个固定偏置。
运放的供电，不知道你的仿真软件是如何设置的。如果仿真中使用理想运放，那是不必供电的。

sfcsdc

maychang 发表于 2019-4-2 19:08
V15应该不是供电运放吧，图中怎么没有给运放供电，是不是在仿真软件中的器件里已经设置了？

V15不是为 ...

感谢回复；
第一个运放确实是一个带通滤波器，用来去除信号的直流成分和高频噪声；
这是一个sallen-key结构的带通滤波器，增益是100倍，看仿真图中的VF2确实是VF1去掉直流成分和高频噪声后放大100倍；
这是仿真软件TINA，V1 5不是15V，代表V1，是5V；
R7,R8是信号的偏置电路，所以后面放大2倍后才会在0~5V之间，看VF3；
我用的是理想运放，设计还在方案阶段，还没具体选器件，因此运放没有供电。

shaorc

maychang 发表于 2019-4-2 19:01
OP1已经构成了同相比例放大器，那R3作用何在？

R3对带通滤波器的Q值和带宽等参数有影响。

这里希望再讲讲，对于Q值，我接触过的有RC串联谐振电路，在谐振时，电感和电容上的电压等大反向，且是交流电源电压的Q倍
还有就是二阶带通滤波器，如图下
说是Q值越小，滤波器的频带越宽，可以让fo附近的更多频率信号通过
【1】对于首贴的图来说，fo=1/(2*pi*R3*C2)吗？
【2】品质因数Q=1/（3-（1+R5/R6））？
【3】频带宽怎么体现的呢，因为它不是一个频率段，而只是让f0的频率通过，怎么变成让它附近更多的频率也通过？
，

shaorc

maychang 发表于 2019-4-2 19:07
R7作用何在？怎么在OP1输入端前没有这个电阻

注意：因存在强负反馈，第一级运放的输出阻抗是很低的， ...

因存在强负反馈，第一级运放的输出阻抗是很低的，几乎是零。如果没有R7，电池V15两端电压经R8后几乎是短路，无法施加到第二级同相输入端。今有R7，那么电池输出由R8R7分压到第二级同相输入端，而第一级输出经R7R8分压到第二级同相输入端。
【1】为什么说是强负反馈呢？这“强”体现在哪儿？
【2】为什么只有第一级运放输出阻抗低呢？运放不都是高输入阻抗，低输出阻抗吗？
【3】没有R7，电池V15经过R8后是短路？是因为V15经过R8后，直接流入了第一级运放的输出端，因为输出端低阻抗（几乎为0），所以相当于短路，流入不了OP2的正向输入端？
【4】第一级的输出和电池V15都经过R7 R8分压后输入到第二级的同向输入端，是把OP1输出信号加一个直流偏压再送入OP2吗？

maychang

shaorc 发表于 2019-4-3 09:09
这里希望再讲讲，对于Q值，我接触过的有RC串联谐振电路，在谐振时，电感和电容上的电压等大反向，且是交 ...

【1】对于首贴的图来说，fo=1/(2*pi*R3*C2)吗？
【2】品质因数Q=1/（3-（1+R5/R6））？

我也记不住那么多计算公式，也要查表。

maychang

shaorc 发表于 2019-4-3 09:09
这里希望再讲讲，对于Q值，我接触过的有RC串联谐振电路，在谐振时，电感和电容上的电压等大反向，且是交 ...

【3】频带宽怎么体现的呢，因为它不是一个频率段，而只是让f0的频率通过，怎么变成让它附近更多的频率也通过？

带通滤波，本来就是让一个频率段信号通过。所谓“带宽”，就是指f0附近一段频率可以通过，并不是只有f0频率可以通过。

maychang

maychang 发表于 2019-4-3 09:34
【3】频带宽怎么体现的呢，因为它不是一个频率段，而只是让f0的频率通过，怎么变成让它附近更多的频率也 ...

怎么变成让它附近更多的频率也通过？

“带宽”与Q值有关。Q值越高，带通滤波的带宽越窄，Q值越低，带通滤波的带宽越大。带宽越大，意味着“附近更多的频率也通过”。

maychang

shaorc 发表于 2019-4-3 09:31
因存在强负反馈，第一级运放的输出阻抗是很低的，几乎是零。如果没有R7，电池V15两端电压经R8后几乎是短 ...

12楼图中R4R5将输出信号分压后施加到运放反相输入端，这是负反馈。
R4R5决定负反馈强度。
运放开环工作(没有负反馈)输出阻抗相当高。

shaorc

maychang 发表于 2019-4-3 09:34
【3】频带宽怎么体现的呢，因为它不是一个频率段，而只是让f0的频率通过，怎么变成让它附近更多的频率也 ...

附近一段频率通过

那这一段是指f0附近多大的范围呢？

maychang

shaorc 发表于 2019-4-3 09:31
因存在强负反馈，第一级运放的输出阻抗是很低的，几乎是零。如果没有R7，电池V15两端电压经R8后几乎是短 ...

【3】没有R7，电池V15经过R8后是短路？是因为V15经过R8后，直接流入了第一级运放的输出端，因为输出端低阻抗（几乎为0），所以相当于短路，流入不了OP2的正向输入端？

是的。

maychang

shaorc 发表于 2019-4-3 09:31
因存在强负反馈，第一级运放的输出阻抗是很低的，几乎是零。如果没有R7，电池V15两端电压经R8后几乎是短 ...

【4】第一级的输出和电池V15都经过R7 R8分压后输入到第二级的同向输入端，是把OP1输出信号加一个直流偏压再送入OP2吗？

是的。
但应该注意：此帖12楼图中并没有第二级运放。
最好到原帖讨论，免得其他网友看不明白。