Hallo
Ich habe einen Butterworth-Bandpassfilter 2. Ordnung
für ca 13.56 MHz Resonanzfrequenz dimensioniert.
Die Spannungsversorgung ist Single Supply.
D.h ich habe am positiven Eingang des OP einen Spannungsteiler
angeschlossen.
Müsste soweit eigentlich funktionieren.
Nun habe ich am R4, einfach mal einen Funktionsgenerator (Sinussignal,
13MHz, 10mVpp) angeschlossen um zu überprüfen ob das Filter
funktioniert.
Am Ausgang des OP, also an der Buchse X2, ist das Oszilloskop
angeschlossen.
Am Oszilloskop sollte eigentlich ein Sinunsignal erkennbar sein oder
nicht?
Auf jeden Fall habe ich am Ausgang: 3,1V Gleichspannung
Ich bin schon am verzweifeln.
Ist möglicherweise der OP kaputt, oder funktioniert dieser Single-Supply
Betrieb mit diesem Operationsverstärker etwa nicht??
Ich würde mich über eine Rückmeldung freuen!!
Versuch mal, R6 nicht auf GND sondern auf deine virtuelle Masse zu
beziehen. Also Spannungsteiler auf halbe Betriebsspannung, danach ein
(langsamer) OPV zum puffern und dort an den Ausgang dann R6.
Vielleicht sollte ich noch erwähnen, dass vor dem R4
der Sinus noch vorhanden ist. Also direkt am Funktionsgenerator.
Nach dem R4 ist das Sinussignal des Funktionsgenerators
plötzlich nicht mehr vorhanden.
Wie ist das eigentlich möglich?
Deine Variante mit einem zusätzlichen OP ist relativ umständlich.
Kann ich nicht einfach den R6 statt auf Masse ,an den positiven
Anschluss des OP hängen. Also auf virtuelle Masse.
Danke für dein Bemühen!!
Der LT1396 ist ein Current-Feedback-OPA.
Ich kenne die wenig, weiß aber, dass hier einige Besonderheiten beachtet
werden müssen. So sind im Datenblatt z.B. die Beschaltungen immer
relativ niederohmig - der Gegenkoppelwiderstand liegt im Bereich 250
Ohm.
Der Eingangsstrom ist typ. 10µA - da ist dein Spannungsteiler für den
+Eingang sicher zu hochohmig.
Suche mal nach den Besonderheiten des Current-Feedback-Prinzips.
>Nach dem R4 ist das Sinussignal des Funktionsgenerators>plötzlich nicht mehr vorhanden.
Ja, wenn du mit 1k2 und 56 Ohm teilst, wirst du bei 10mV Eingangssignal
kaum noch was messen können. So ein empfindliches Skope hätte ich auch
gerne ...
Außerdem sollte der OPA ja den -Eingang so nachregeln, dass er Null
Differenz zum +Eingang hat. Gut, die 18pF sind noch dazwischen.
Sorry ich habe mich verschrieben.
Das Eingangssignal ist 100mVpp
Trotz des 1k2 und 56 Ohm Teilers sollte doch nach dem R4 noch
eine Spannung zu messen sein oder nicht.
>Trotz des 1k2 und 56 Ohm Teilers sollte doch nach dem R4 noch>eine Spannung zu messen sein oder nicht.
Ja, so rund 5mV. Kann das dein Meßgerät? Beachte: Kabel und Meßgerät
haben u.U. mehrere hundert pF Eingangskapazität. Das bringt manchen
unerwünschten Effekt.
Ich habe die Anordnung gerade mal simuliert. Da funktioniert es mit
deiner Beschaltung gut - allerdings hat der Bandpass bei der
Mittenfrequenz etwa 7dB Dämpfung - ist das so gewollt? Der DC-Anteil im
Ausgang liegt bei rund 3V.
Es sollte schon ein Ausgangssignal erkennbar sein. Allerdings:
verwendest du direkt ein BNC-Kabel (mit oder ohne 50 Ohm Abschluss im
Scope?) oder einen Tastkopf an Buchse 2?
Womit hast du die BE bestimmt?
Kennst du
- Texas Instrument: FilterPro?
- Linear Technology: SwCAD?
Hallo Gast,
Current Feedback OPV funktionieren nicht mit Kondensatoren im
Rückkopplungszweig. Das Ersatzschaltbild eines Current Feeddback OPV hat
außer der Spannungsquelle am Ausgang noch eine Spannungsquelle zwischen
invertierendem und nichtinvertierendem Eingang.
http://www.analog.com/library/analogDialogue/Anniversary/Graphics/figure94lg.gifhttp://www.analog.com/library/analogDialogue/Anniversary/22.html
Ein alternativer OPV für Deine Zwecke ist der MAX4104. Das ist ein
"normaler" OPV mit ähnlicher Bandbreite, allerdings nicht
"Rail-to-Rail".
Eine Alternative bei so hohen Frequenzen ist ein LCR-Serienschwingkreis
und eine nichtinvertierende Verstärkerschaltung. Dann bräuchtest Du
allerdings auch eine doppelte Spannungsversorgung.
Es wäre außerdem günstig, wenn Du den Ausgangswiderstand Deiner
Schaltung auf den Wellenwiderstand der Leitung (typischerweise 50 Ohm)
auslegen würdeest. Die Wellenlänge beträgt
lambda = c/f = 200.000.000 m/s : 13E6 = 15 m.
(c: Lichtgeschwindigkeit im Dielektrikum)
Die Welleneigenschaften machen sich etwa ab lambda/20 ... lambda/10
bemerkbar, also schon ab etwa 1-2 m Kabellänge.
Die Schaltung wäre dann so abzuändern:
OPV
|\ 50
| \-------|||||||--------o
| / BNC-Kabel
|/
Gruß,
Michael
>Current Feedback OPV funktionieren nicht mit Kondensatoren im>Rückkopplungszweig.
In der Simulation mit dem Baustein hat das schon funktioniert - SwCAD
bringt ja das Modell des LT1396 mit.
Ich habe gelesen, dass der Ausgang eines CF schon mit kapazitiver
Belastung klar kommt, nur die Eingänge reagieren empfindlich bereits auf
Streukapazitäten.
Aber wie ich schon oben sagte: "Ich kenne die (CF-OPAs) wenig ..."
HildeK wrote:
>>Current Feedback OPV funktionieren nicht mit Kondensatoren im>>Rückkopplungszweig.> In der Simulation mit dem Baustein hat das schon funktioniert - SwCAD> bringt ja das Modell des LT1396 mit.> Ich habe gelesen, dass der Ausgang eines CF schon mit kapazitiver> Belastung klar kommt, nur die Eingänge reagieren empfindlich bereits auf> Streukapazitäten.> Aber wie ich schon oben sagte: "Ich kenne die (CF-OPAs) wenig ..."
Hallo HildeK,
ich hatte mir das etwas undifferenziert gemerkt. Hier steht es nochmal
genauer:
http://www.linear.com/pc/downloadDocument.do?navId=H0,C1,C1154,C1009,C1146,D4234
Der Kondensator ist offenbar falsch, wenn er direkt am
nichtinvertierenden OPV angreift. Das hängt direkt mit dem 1-Verstärker
vom (hochohmigen) nichtinvertierenden Eingang zusammen.
Keine Ahnung, wie gut die Simulation von SwitcherCAD ist. Genauer sollte
auf jeden Fall die Zeitbereichsanalyse sein. Die Frequenzgangfunktion
würde ich eher als unzuverlässig einschätzen.
Gruß,
Michael
Die Verstärung des OPs bei der Mittenfrequenz muss bei dieser Schaltung
grösser sein als Q^2.
Das kommt daher das am Eingang ein Spannungsteiler aus 1.2KOhm und 56
Ohm zu finden ist. Diese Abschwächung muss der OP erst einmal
Ausgleichen.
Normalerweise baut man Filter mit einer Mittenfrequenz von 13 MHz als
LC-Filter auf.
Gruss Helmi
Die 18pF Kondensatoren sind zu klein fuer 13MHz. Deren Impedanz reicht
nicht mal fuer den Biasstrom. Aendere die Werte, sodass die
Kondensatoren groesser sind.
prinzipiell müsste es funktionieren (auch wenn ich ein LC filter nehmen
würde bei dieser frequenz)
hast du die toleranzen deiner bauteile in deiner berechnung
berücksichtigt, sprich entsprechende simulation gemacht (monte carlo)?
So ich hab das Filter noch mal neu dimensioniert und simuliert.
Dabei ist folgende Übertragungsfunktion herausgekommen.
Funktioniert also wie gewollt.
Ich wollte noch fragen wie ich das Filter steilflankiger machen kann,
weil es sollte mehr dämpfen.
>Ich wollte noch fragen wie ich das Filter steilflankiger machen kann,>weil es sollte mehr dämpfen.
Ich hatte dir ja den Tipp mit "Texas Instrument: FilterPro" schon mal
gegeben. Da kannst du eine höhere Güte vorgeben und den Grad erhöhen und
dann wird das Filter steiler (und aufwendiger).
Allerdings wird das vermutlich auch höhere Anforderungen an den OPA
stellen. Wähle für den Referenzwiderstand "R1 Seed" einen möglichst
kleinen Wert.
Hallo,
> Ich wollte noch fragen wie ich das Filter steilflankiger machen kann,> weil es sollte mehr dämpfen.
bei einem RLC-Filter (Ausgangsspannung am R) kannst Du das R verkleinern
bzw. am Verhältnis L/C schrauben; das Produkt L*C ist ja durch die
Durchlaßfrequenz vorgegeben.
Bei der RC-Filteranordnung mußt Du die Filterordnung (Anzahl
unabhängiger Energiespeicher, d. h. L und C) erhöhen. Das läuft darauf
hinaus, daß Du eine Schaltung mit zwei OPV verwendest.
Gruß,
Michael
Ich hab eine Transientenanalyse des Filters gemacht.
Der DC-Anteil im Ausgang liegt bei rund 3V.
Das verstehe ich nicht ganz, wieso hat das Filter ein DC-Anteil??
Kann mir das bitte jemand erklären
Danke
D.h also eigentlich müsste der DC Anteil bei ca. 2.5V liegen.
Kann ich den DC-Anteil mit einem Serienkondensator am Ausgang
wegbekommen
und wie groß soll ich ihn nehmen.
>D.h also eigentlich müsste der DC Anteil bei ca. 2.5V liegen.
Dein OP hat ja auch noch einen Eingangsbiasstrom und mit deinen beiden
100K Widerständen am (+) Eingang kommt das schon ungefähr hin. Du kannst
diese beiden Widerständen ja mal kleiner machen.
>Kann ich den DC-Anteil mit einem Serienkondensator am Ausgang>wegbekommen
Damit bekommt man den DC-Offset weg.
>und wie groß soll ich ihn nehmen.
Der hängt von dem Eingangswiderstand der nachfolgenden Stufe und deiner
gewünschten unteren Grenzfrequenz ab.
Ck = 1/(2*PI*fu*Rin)
filter.JPG
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