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                400萬+工程師在用

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                零偏移有源低通濾波器

                濾波器電路

                69人已加入

                描述

                圖1中的電路構成一個零偏移、雙極點的低通濾波器,本系列的第1部分對此進行了描述。其傳遞函數和代數計算得到的滾降結果沒什么特別之處。該滾降結果也在Multi-Sim SPICE中得到了復現。

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                圖1:該零偏移低通濾波器的滾降結果沒什么特別之處。

                這幾乎就是復現!但后來發現,由于當時還沒有討論與SPICE有關的故障,因此出現了一個問題,它涉及到人們對運算放大器模型的選擇。

                圖2所示的該濾波器的三種SPICE仿真情況,說明了對運放建模的三種選擇。

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                圖2:這些低通濾波器仿真說明了運放建模的三種選擇。

                運算放大器U1是SPICE庫中默認的“虛擬”運算放大器。雖然是虛擬的,但它不是“理想”運算放大器。U1的增益有限而不是無限,帶寬有限而不是無限,并且U1的響應速度有限而不是無限。這些約束條件確實很重要。

                運放U2是另一種虛擬器件,但U2的增益、帶寬和速度幾乎可以擴展到SPICE程序所允許的范圍,這樣就使U2看起來像個理想的運放。兩者的比較請參見圖3。

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                圖3:上述結果表明與U1相比,U2可以試圖理想化或增強。

                運算放大器U3是個實際器件的SPICE庫模型。三種濾波器的仿真結果如圖4所示。

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                圖4:對濾波器仿真結果進行比較以評估運算放大器。

                U1的仿真一開始像預期的那樣發生滾降,但后面出現一個陷波頻率。但是,求得的Eo/E1的代數方程式不會產生任何這類情況。相比之下,使用U2(已經過修改以使之更接近理想狀態)運算放大器進行的仿真,在這個圖形表征的范圍內未出現這類陷波(在更高的頻率和更大的滾降衰減位置仍然存在一個陷波,但是在這個圖像范圍內卻看不到這個陷波。)

                “太好了!”你可能會說。如果對所選的運算放大器進行理想化,則可以得到Eo/E1傳遞函數方程在數學上所預測的結果。但是(總會存在但是),如果使用像U3那樣實際的運算放大器模型,那么不僅會再次出現這個陷波,而且對于高于陷波頻率的頻率,其頻率響應曲線還會出現進一步的折返偏差!

                與默認模型相比,理想化的運算放大器模型U2對實際運算放大器表征的精確度要低得多。默認模型在揭示實際性能真相方面做得更好。

                以上所有討論的基本注意事項是不要對SPICE中任何虛擬模型的參數和屬性做任何假設。在依賴虛擬模型進行仿真之前,必須先查看這個虛擬模型已分配的屬性,了解它與最終設計所用的實際器件有什么不同。

                你可能會得到一兩個驚喜。

                責任編輯:lq

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