ทำความเข้าใจกับวงจร Bainter (ตัวกรอง chebychev)

เป็นส่วนหนึ่งของคลาสในการประมวลผลสัญญาณฉันกำลังสร้างตัวกรองวงปฏิเสธ Chebychev ลำดับที่ 3 เราใช้สิ่งนี้โดยใช้วงจร Bainter สามอัน แม้ว่าจะไม่ใช่ส่วนหนึ่งของชั้นเรียนฉันมีคำถามเกี่ยวกับการเพิ่มขึ้นของวงจร Bainter

ฉันพยายามเขียนสคริปต์ซึ่งจะทำการเลือกส่วนประกอบโดยอัตโนมัติโดยใช้ความถี่มุมและกำไรโดยรวมสูงสุดเป็นกฎการออกแบบ แต่มีปัญหากับการคำนวณกำไรโดยรวม

ในการคำนวณผลรวมโดยรวมของสเตจ Bainter ฉันจะหาผลกำไรของแต่ละส่วนของ op-amp สามส่วนได้หรือไม่? กำไรโดยรวมนั้นจะเป็นผลผลิตของกำไรสามตัว?

ในการคำนวณผลรวมโดยรวมของสเตจ Bainter ฉันจะหาผลกำไรของแต่ละส่วนของ op-amp สามส่วน กำไรโดยรวมนั้นจะเป็นผลผลิตของกำไรสามตัว?

คำตอบสั้น ๆ คือ: ใช่คุณสามารถ (อาจ) วิเคราะห์พวกเขาเป็นรายบุคคล

เมื่อถามว่าเกิดอะไรขึ้นเมื่อคุณเรียงซ้อนตัวกรองแอนะล็อกหลายขั้นตอนคำถามที่ต้องถามคืออะไรคือความต้านทานแหล่งที่มาของขั้นตอนแรกและความต้านทานโหลดของขั้นตอนที่สองคืออะไร หากสเตจของวงจรมีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตขนาดใหญ่และซับซ้อนการโหลดมันด้วยสเตจอื่นสามารถแก้ไขพฤติกรรม เมื่อทำงานกับตัวกรองแบบพาสซีฟนี่เป็นปัญหาใหญ่: เว้นแต่ว่าโหลดอิมพิแดนซ์ของแต่ละขั้นตอนจะมีค่ามากกว่าความต้านทานแหล่งที่มาของขั้นตอนก่อนหน้าอย่างมีนัยสำคัญส่วนของตัวกรองแบบพาสซีฟที่เรียงซ้อนจะส่งผลให้

สิ่งที่น่าสนใจอย่างหนึ่งของวงจรแบบแอมป์แอมป์คือโดยทั่วไปแล้วแอมป์แอมป์มีความต้านทานเอาต์พุตต่ำมาก สำหรับ op-amp ในอุดมคติมีความต้านทานเอาต์พุตไม่เป็นศูนย์ ยิ่งกว่านั้นอินพุตออปแอมป์เองโดยทั่วไปจะมีความต้านทานอินพุตสูงมาก ซึ่งหมายความว่าส่วนของวงจรที่มีเอาต์พุตเป็นตัวขับเคลื่อน op-amp นั้นสามารถเรียงซ้อนกันได้โดยไม่ต้องมีขั้นตอนหนึ่งเปลี่ยนพฤติกรรมของอีกส่วนหนึ่ง

พิจารณาแผนผังของ Bainter notch นี้ (นำมาจากสิ่งพิมพ์ Analog Devices):

"บากออก" ถูกขับเคลื่อนโดยเอาท์พุทของ op-amp ดังนั้นวงจรนี้จะมีความต้านทานเอาต์พุตน้อยมาก กล่าวอีกนัยหนึ่งแรงดันไฟฟ้าที่ "บาก" จะค่อนข้างอ่อนไหวต่อภาระที่เชื่อมต่ออยู่ อิมพีแดนซ์เอาต์พุตนี้เกือบจะต่ำกว่าอิมพีแดนซ์อินพุตอย่างมาก

ดังนั้นในขั้นตอนการออกแบบคุณสามารถวิเคราะห์วงจรรอยบากที่เรียงซ้อนกันหลาย ๆ อันแยกกันได้ หลังจากสร้างการออกแบบในลักษณะนี้คุณอาจต้องการจำลองวงจรทั้งหมดใน SPICE เพื่อตรวจสอบพฤติกรรมเนื่องจากความไม่ต่อเนื่องของ op-amp ฯลฯ

อ้างอิง

• " ตัวกรองที่ใช้งานอยู่มีความเสถียรและสามารถควบคุมการตอบสนองได้ " ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์วันที่ 2 ตุลาคม 1975 บทความต้นฉบับที่อธิบายวงจร
• " วิธีการเขียนสมการโหนดสำหรับวงจรที่ใช้งาน " โดย Mr. Bainter เอง

นี่คือสิ่งที่ฉันทำในท้ายที่สุด

เมื่อสร้างหนึ่งในเวทีของ Bainter ฉันรู้ว่า opamp แรกนั้นเป็นบัฟเฟอร์การรวมความเป็นหนึ่งเดียว ดังนั้นฉันสามารถตรวจสอบประสิทธิภาพได้อย่างง่ายดาย ฉันรู้ว่าสองขั้นตอนต่อไปคือการผ่านสูงและต่ำตามลำดับ ฉันไม่ทราบว่าพวกเขาจะทำลายความถี่ใด แต่ฉันสามารถตรวจสอบประสิทธิภาพการทำงานของพวกเขาได้

เมื่อ Bainter รวมตัวกันฉันก็สามารถคำนวณ DC gain และการตอบสนองแบบขั้นตอนโดยใช้ Matlab ฉันวัดคุณสมบัติทั้งสองนี้บน Bainter จริงและเปรียบเทียบ หากพวกเขาอยู่ใกล้พอสมควรฉันก็ย้ายไปยังเวที Bainter ถัดไปและทำซ้ำ

เมื่อทั้งสามขั้นตอน Bainter ถูกสร้างขึ้น (สำหรับตัวกรองลำดับที่ 3) ฉันเชื่อมต่อพวกมันเพื่อให้ได้ค่า DC ที่ต่ำที่สุดถึงสูงสุด

ในท้ายที่สุดฉันมีตัวกรอง Chebyshev ที่ค่อนข้างแม่นยำ

ขอบคุณสำหรับการป้อนข้อมูล