MFB 带通滤波器实际电路异常

yhb_

MFB 带通滤波器实际电路异常 [复制链接]

 

最近设计了一个MFB 拓扑的BPF，使用Ti的https://webench.ti.com/filter-design-tool/filter-response这个工具构建，fo=375K，bw=30k，算出来一组参数，使用Tina-Ti进行仿真，结果尚可。（虽然与要求的GBW有些差距），但波形是正常的。实际打样了电路回来，发现经过BPF后，通带内始终有一些异常频点，而且感觉输出的波形经运放放大后，有一种被调制的赶脚，不明所以。

综上，来请教一下论坛的大神们，还望不吝赐教。

 

    上述是仿真的图示，源文件放在附件。

下图是实际的波形图：

  无源低通-有源带通.TSC (128.6 KB, 下载次数: 4)

2024-1-11 21:35 上传

点击文件名下载附件

 

 

第一次做这个玩意，有点莫名其妙。下一步准备换一组低Q值的参数再看看。

yhb_

用MATLAB简单仿了一下

源信号、噪声、源+噪、滤波后

yhb_

图

gmchen

看到了仿真的电路图，将实际电路图贴上来吧，最好是将实物拍个照片传上来。因为从示波器的波形（包括频谱分析结果）看，带通滤波功能是有的，就是噪声实在太大了，所以估计不是原理的问题，而是制作可能有较大的问题

yhb_

     

实物也就是这样子的，后面两级运放单独做过板子测试没有问题，这个板子上用不用运放都测过，都不行。

  这是滤波器的设计参数

yhb_

gmchen 发表于 2024-3-1 12:39 看到了仿真的电路图，将实际电路图贴上来吧，最好是将实物拍个照片传上来。因为从示波器的波形（包括频谱分 ...

放上去了，还望指点一二

gmchen

yhb_ 发表于 2024-3-8 16:33 放上去了，还望指点一二

这几天很忙，今天才看到消息。

看了一下印板，有些大致的想法。晚些时候给反馈信息吧。

 

gmchen

yhb_ 发表于 2024-3-8 16:33 放上去了，还望指点一二

看到的第一个问题是：

电源部分，外部电源是一个+5V电源，但是滤波器用到了-5V似乎是用一个开关电源产生的。这个开关电源是一个强大的噪声源，而你的滤波器的输入又是一个微弱信号，只有几毫伏。所以我高度怀疑这个电路的噪声来源就是这个开关电源。

建议断开开关电源，直接用外部负电源接入，做个实验。如果能够确定，可以改变电源供给方式，或者改变开关电源的接入方式，加强负电压的滤波等。

gmchen

yhb_ 发表于 2024-3-8 16:33 放上去了，还望指点一二

第二个问题：

楼主采用的带通滤波器是多路反馈型电路。这种电路在采用等电容设计的时候，本身具有很高的增益，所以通常总是在前面用两个电阻构成一个分压器将输入电压降下来。例如楼主电路中的54.9k与124欧、51.1k与118欧。此时整个滤波器的通带增益是1（0dB）。

然而，正是这个分压电路，使得实际加入运放的信号变得极小，大约只有10微伏，使得信号的信噪比愈加劣化。

实际电路中，滤波器后面用了一个放大倍数约为200的两级放大器，为何不直接将滤波器的增益提高呢？

gmchen

按照我的计算，如果将滤波器电路中的54.9k与124欧改为3.86k与128欧，51.1k与118欧改为3.65k与121欧，那么整个滤波器电路的增益将是200倍，而其他指标都不变。

说一下上述改动的原理与方法：保持改动前后两个电阻的并联值相同，但是分压比改变，则增益将按照分压比的变化而变化，其他参数保持不变。

gmchen

修改电源的几个方法：

1、直接给正负电源。

2、供给+10V单电源，然后用运放产生参考电位提供给滤波器。

3、还是用开关电源提供-5V，但是要将开关电源部分的电源和地分割出来，不要与放大器滤波器的电源和地混淆，只允许在电源输入插座附近联通，且在电源插座附近增加一组足够容量的退耦电容。

另外，开关电源输出的负电源要通过电容电感构成的PI形滤波网络后才能连接到滤波器，PI形滤波网络的第一个电容接开关电源的地平面，第二个电容接滤波器的地平面。

gmchen

yhb_ 发表于 2024-3-8 16:33 放上去了，还望指点一二

希望看到楼主的改进结果。

呵呵呵三个字

楼主改进后的效果希望可以分享一下。谢谢

yhb_

gmchen 发表于 2024-3-11 14:40 修改电源的几个方法： 1、直接给正负电源。 2、供给+10V单电源，然后用运放产生参考电位提供给滤波器 ...

感谢指导。

1、直接外部供正负电源，这个我有试验过，基本无改善效果。
2、之所以没有直接用滤波电路同时放大，主要是考虑增益带宽积值，记得TI手册里面GBW=G*Fn*Q*100。所以后面单独做的放大

3、更换参数，调整电源方案，我后续继续测试，有效果继续更新。（应该会晚一些，目前手头有别的事情）

再次感谢指导！
 

yhb_

呵呵呵三个字 发表于 2024-3-11 15:02 楼主改进后的效果希望可以分享一下。谢谢

好嘞

gmchen

yhb_ 发表于 2024-3-11 20:20 感谢指导。 1、直接外部供正负电源，这个我有试验过，基本无改善效果。 2、之所以没有直接用滤波电路 ...

增益带宽积确实是要考虑的，我忽略了。

不过可否将放大器放在滤波器前面呢？那样滤波器的输入信噪比可以得到优化。

yhb_

gmchen 发表于 2024-3-12 13:35 增益带宽积确实是要考虑的，我忽略了。 不过可否将放大器放在滤波器前面呢？那样滤波器的输入信噪比可 ...

最近比较忙，今天抽空试了一组参数，电源运放型号都未做更改，仅对滤波器调整了参数，看着感觉还可以，就是滚降好像比较慢，下面是一些测试图：