滤波器的输出让人匪夷所思

pigeon0007

滤波器的输出让人匪夷所思 [复制链接]

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

xiaoxif

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。

[ 本帖最后由 xiaoxif 于 2008-9-25 00:14 编辑 ]

pigeon0007

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

xiaoxif

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。

[ 本帖最后由 xiaoxif 于 2008-9-25 14:00 编辑 ]

xiaoxif

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．

6bt

学习到知识……

pigeon0007

谢谢了
后来更换了一个GBW为1Mhz的芯片
就消除了这个问题。。。

xiaoxif

原帖由 pigeon0007 于 2008-9-30 20:49 发表
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．

[ 本帖最后由 xiaoxif 于 2008-10-5 01:26 编辑 ]