自学内容网 自学内容网

快速建立低通滤波器电路

1 简介

    与传统的单极 RC 滤波器相比,该低通滤波器拓扑可显著改善建立时间。这是通过使用二极管 D1 和 D2来实现的,当输入和输出电压之间存在足够大的差异时,这些二极管能够使滤波电容器的充电和放电速度更快。   

2 设计目标

2.1 输入

  • V_{iMin}=-12V
  • V_{iMax}=12V

2.2 输出

  • ​​​V_{oMin}=-12V
  • V_{oMax}=12V

2.3 电源

  • V_{ee}=-12V
  • V_{cc}=12V

2.4 截止频率

  • f_{c}=10kHz

2.5 二极管阈值电压

  • V_{t}=20mV

3 电路设计 

        根据设计目标,最终设计的电路结构和参数如下图:

注意事项:

  • 将 C1 保持为较小的值可确保运算放大器能够轻松地驱动容性负载
  • 要获得最快的建立时间,请使用快速开关二极管
  • 所选的运算放大器应具有足够的输出驱动能力,以便为 C1 充电。R3 可限制最大充电电流

4 设计计算

  • 根据f_{c}=10kHz为R1和C1选择标准值

       R_{1}=10k\Omega

        C_{1}=\frac{1}{2*\pi *f_{c}*R_{1}}=\frac{1}{2*\pi *10kHz*10k}=1.6nF 

  • 设置二极管阈值电压 (Vt)。该阈值是可导致二极管导通的输入和输出之间的最小电压差(快速电容器充电和放电)

        V_{t}=\frac{V_{f}}{1+\frac{R_{2}}{R_{1}}}=20mV

        R_{2}=(\frac{0.6V}{20mV}-1)*R1=290k\Omega\approx 300k\Omega 

  • 选择用于进行噪声预过滤的器件

        f_{c2}=10*f_{c}=100kHz

        f_{c2}=\frac{1}{2*\pi *R4*C3}

        R4=R1=10kΩ

        C_{3}=\frac{C1}{10}=160pF

  • 添加补偿器件,以稳定 U1。R3 可限制 C1 的充电电流,并且还用于在二极管导通时将电容与运算放大器输出相隔离。较大的值可以改善稳定性,但会增加 C1 充电时间

        R3=100Ω

  • C2 可提供局部高频反馈,以抵消输入电容与 R1 和 R2 的并联组合之间的相互作用。为了防止与 C1 发生相互作用,请按以下所示选择 C2:

        C_{2}=\frac{C_{1}}{50}=32pF\approx 33pF

5 电路仿真

时域仿真:

频域仿真:


原文地址:https://blog.csdn.net/mogutou520/article/details/142306352

免责声明:本站文章内容转载自网络资源,如本站内容侵犯了原著者的合法权益,可联系本站删除。更多内容请关注自学内容网(zxcms.com)!