改进型微分电路的输出波形失真问题

fishiscat

改进型微分电路的输出波形失真问题 [复制链接]

 

实际电路是这个，其中r1=160k，r2=16M，c1为1nf，c2为1pf。蓝色是输入的测试正弦波5v Vpp 12hz，黄色输出这时就失真了。输入为11hz的时候都还没输出失真，请问这个是什么原因，或者改如何解决，这个放大器是xl258

fishiscat

改正一下:c2为10pf

maychang

『……请问这个是什么原因，或者改如何解决』

运放使用了什么样的电源？

maychang

『其中r1=160k，r2=16M，c1为1nf，c2为1pf。』

用16兆欧那么大的电阻，想要干什么？

maychang

不知道楼主注意到没有：示波器蓝色波形和黄色波形具有不小的相位差。

fishiscat

maychang 发表于 2022-3-20 17:41 『……请问这个是什么原因，或者改如何解决』 运放使用了什么样的电源？

用的正负10V电源

fishiscat

maychang 发表于 2022-3-20 17:47 不知道楼主注意到没有：示波器蓝色波形和黄色波形具有不小的相位差。

对而且测试信号频率越高，失真越大，相差越大，这个是这个电路的特点

fishiscat

maychang 发表于 2022-3-20 17:43 『其中r1=160k，r2=16M，c1为1nf，c2为1pf。』 用16兆欧那么大的电阻，想要干什么？

我采用的是1.6M，上面记错了，然后C2是10pf，这个电阻我是定了下这个1K附近的极点确定下来的，请问输出波形失真会和这个有关系吗

fishiscat

maychang 发表于 2022-3-20 17:47 不知道楼主注意到没有：示波器蓝色波形和黄色波形具有不小的相位差。

 

(输入10Hz情况)

（输入11.4Hz情况）

10Hz的情况其实微分效果是有的，相位也对的还行吧，然后我慢慢加到11.4Hz ,就开始失真了

maychang

fishiscat 发表于 2022-3-20 20:54   (输入10Hz情况)（输入11.4Hz情况） 10Hz的情况其实微分效果是有的，相位也对的还行吧，然 ...

『用的正负10V电源』

这就有点奇怪：9楼输出波形(蓝色)峰峰值不超过4V，正负10V电源无论如何也不应该切峰。

maychang

fishiscat 发表于 2022-3-20 20:54   (输入10Hz情况)（输入11.4Hz情况） 10Hz的情况其实微分效果是有的，相位也对的还行吧，然 ...

至于输入正弦信号频率升高后输出波形就开始切峰，倒是容易解释。

首帖图中据你说C1为1nF，C2为10pF，即C2为C1的百分之一。两个电阻数值据你说是十倍。所以，考虑输入信号频率时暂且可以忽略C2，仅考虑C1。

maychang

fishiscat 发表于 2022-3-20 20:54   (输入10Hz情况)（输入11.4Hz情况） 10Hz的情况其实微分效果是有的，相位也对的还行吧，然 ...

前面说过输出与输入有相当大的相位差。这说明C2R2主要是电阻，C1R1容抗为主。

计算一下：C1为1nF，10Hz时C1容抗为15915457欧，大致是R2电阻值的十倍。而R1不过160千欧，为C1容抗的大约十分之一。在此情况下，R1电阻可以忽略(电阻与容抗串联，按照三角形法则相加)。

maychang

fishiscat 发表于 2022-3-20 20:54   (输入10Hz情况)（输入11.4Hz情况） 10Hz的情况其实微分效果是有的，相位也对的还行吧，然 ...

该电路是反相放大器，其电压增益为R2电阻(忽略C2容抗)与C1容抗(忽略R1电阻)之比。C1容抗既然与频率成反比，那么频率升高，C1容抗降低。频率为11.4Hz时C1容抗比频率为10Hz时C1容抗小。

C1容抗变小，该放大器增益升高，频率为11.4Hz时增益比频率为10Hz时高。那么在相同输入幅度下，输出幅度显然更大。正是因为输出幅度变大，才产生了切峰失真。

这就解释了频率为10Hz时不产生失真，频率为11.4Hz时产生切峰。

maychang

fishiscat 发表于 2022-3-20 20:54   (输入10Hz情况)（输入11.4Hz情况） 10Hz的情况其实微分效果是有的，相位也对的还行吧，然 ...

但无论如何，使用正负10V电源，不应该在输出幅度不到2V时就产生切峰。

fishiscat

maychang 发表于 2022-3-21 16:57 该电路是反相放大器，其电压增益为R2电阻(忽略C2容抗)与C1容抗(忽略R1电阻)之比。C1容抗既然与频率成反比 ...

嗯嗯，是的

fishiscat

maychang 发表于 2022-3-21 16:59 但无论如何，使用正负10V电源，不应该在输出幅度不到2V时就产生切峰。

这也是奇怪所处了，我之后打算看看换个放大器试试看

fishiscat

maychang 发表于 2022-3-21 16:57 该电路是反相放大器，其电压增益为R2电阻(忽略C2容抗)与C1容抗(忽略R1电阻)之比。C1容抗既然与频率成反比 ...

嗯嗯，这个分析很具体