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同相放大器闭环响应,遇到点问题

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bigass|  楼主 | 2017-6-16 16:03 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

如图所示,同相放大器,其闭环响应为A(jf)=Al/(1+T(jf)),其中Al为理想闭环增益,等于1+R2/R1。而该响应又可以表示成A(jf)=Al/(1+jf/fB)的形式,由此可得同相放大器的闭环增益的频率响应如图所示(忽略下面的频率,随便找的图,就是那个意思),发现和低通滤波器的幅频响应形状差不多,又有增益带宽积GBP=Al*fB=ft,那么fB=GBP/Al=ft/Al。通过这个式子能够看到,在单位增益带宽ft一定的情况下(一般来讲每一种固定芯片的ft应该是确定的吧?),通过调整闭环运放的理想增益值(本例就是改变R1,R2的比值)就能够实现对-3dB频率fB的调节,那这样的话不就是能够改变截止频率的低通滤波器了吗,那为什么还会有有源RC低通滤波电路呢,他们的区别在什么地方?

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沙发
zyj9490| | 2017-6-16 16:12 | 只看该作者
作为滤波器使用,必须要有通带增益,过渡带,带阻增益,通带与带阻的泫降斜率多少。通带的相位及幅度增益变化多少。群脉冲多少。凭一个OP的固有属性无法同时符合滤波器的规格要求。

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xukun977| | 2017-6-16 16:23 | 只看该作者
我今年春天,专门发过一个帖子,就是N年前学界确实有一堆人研究这个东西,即只用运放和电阻,设计滤波器!而且米国专利都申请成功了!
后来发现没有实用价值,于是熄火了,现在很少有人提起!

但比较搞笑的是,现在有学生做毕业论文,有人在网上搜到这个,不管3721,改写一下就成毕业论文了!

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地板
HWM| | 2017-6-16 16:30 | 只看该作者
to LZ:


“如图所示,同相放大器,其闭环响应为A(jf)=Al/(1+T(jf)),其中Al为理想闭环增益”

这个可不是“理想闭环增益”,是低频闭环增益。

“通过调整闭环运放的理想增益值(本例就是改变R1,R2的比值)就能够实现对-3dB频率fB的调节,那这样的话不就是能够改变截止频率的低通滤波器了吗,那为什么还会有有源RC低通滤波电路呢,他们的区别在什么地方?”

运放的频率特性并不理想,且还离散性较大,所以通常不会用一个运放的“低通特性”去做低通滤波器。

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bigass|  楼主 | 2017-6-16 16:33 | 只看该作者
zyj9490 发表于 2017-6-16 16:12
作为滤波器使用,必须要有通带增益,过渡带,带阻增益,通带与带阻的泫降斜率多少。通带的相位及幅度增益变 ...

我是这么想的,我们使用滤波器的目的就是使通带内的信号通过,阻拦阻带的信号。而理想的低通滤波是无法实现的,我们只能够去近似,因为近似,所以才出现了过渡带,带阻增益等等这些参数,(虽然说某些情况下非理想的低通滤波要比理想的要更合适)。而不是说一个电路只能够在拥有什么过渡带,带阻增益等参数的情况下才能够滤波,而且我贴的那个电路通带增益,-3dB频率,过渡带的下降速率(约等于-20dB/十倍频程),fB时的相位为-45度都有,就是没有阻带方面的参数,但是应该也能滤波吧?为什么不行?仅仅因为缺了点参数,我不是太理解??

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6
bigass|  楼主 | 2017-6-16 16:40 | 只看该作者
xukun977 发表于 2017-6-16 16:23
我今年春天,专门发过一个帖子,就是N年前学界确实有一堆人研究这个东西,即只用运放和电阻,设计滤波器! ...

为什么没有实用价值?它跟咱们实用的有源RC滤波相比差在哪里?

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7
HWM| | 2017-6-16 16:42 | 只看该作者
bigass 发表于 2017-6-16 16:33
我是这么想的,我们使用滤波器的目的就是使通带内的信号通过,阻拦阻带的信号。而理想的低通滤波是无法实 ...

你这个“理想”是指理想低通,这自然是不能实现的。但是,若用运放的“低通”特性去实现低通滤波,工程技术上也并不妥。而用RC低通滤波,在功能实现和参数和特性控制上更为可行。

通常,运放在滤波电路中起到的是一个有源放大的作用,以构成有源滤波器。

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bigass|  楼主 | 2017-6-16 16:45 | 只看该作者

运放的频率特性并不理想,且还离散性较大,所以通常不会用一个运放的“低通特性”去做低通滤波器

这个频率特性,对于闭环的同相放大器,已经是通过牺牲增益大小换取了增益的稳定性,在这种情况下还是不太理想吗?对于一款确定的运放,它的单位增益带宽ft也是确定的吗?还有这个离散性比较大是什么意思,希望H大指点,它与有源RC低通滤波相比差在哪?

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xukun977| | 2017-6-16 16:51 | 只看该作者
bigass 发表于 2017-6-16 16:40
为什么没有实用价值?它跟咱们实用的有源RC滤波相比差在哪里?


没有看过相关专利,就下结论否定,属于瞎猜!不妥当!
要知道,当年学术界出了不少相关论文,如果我们这个论坛网友就能轻易否定了,那说明人家期刊申稿人不称职?

有空用电脑上网传专利和论文,大伙看过再下结论

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10
HWM| | 2017-6-16 16:53 | 只看该作者
bigass 发表于 2017-6-16 16:45
运放的频率特性并不理想,且还离散性较大,所以通常不会用一个运放的“低通特性”去做低通滤波器

这个频 ...

因为你所设计的“低通滤波器”过于依赖运放的特性,而运放的使用本来就是为了尽量的可忽略运放的特性细节(这通常是利用极深的负反馈而得)。

在你的“低通滤波器”中,运放的开怀增益可能已经降到了不可容忍的地步。

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11
bigass|  楼主 | 2017-6-16 18:19 | 只看该作者
HWM 发表于 2017-6-16 16:53
因为你所设计的“低通滤波器”过于依赖运放的特性,而运放的使用本来就是为了尽量的可忽略运放的特性细节 ...

那我们在使用有源一阶低通RC滤波器时,你像一般其传输函数为H(s)=H0*1/(1+jW/W0),那么我可不可以这么理解,在有源的RC滤波器中,对于运放,一般只考虑它的增益而不考虑它的频率特性,也就是说在有源滤波器中,由RC电路看频率特性,由运放看增益

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HWM| | 2017-6-16 18:25 | 只看该作者
本帖最后由 HWM 于 2017-6-16 18:27 编辑
bigass 发表于 2017-6-16 18:19
那我们在使用有源一阶低通RC滤波器时,你像一般其传输函数为H(s)=H0*1/(1+jW/W0),那么我可不可以这么理 ...

运放的频率特性当然要考虑,但由于信号频率通常远低于相应电路运放特性所致的频响转折点,运放还是以其“低频”特性考虑。所以,你所说的那个传递函数主要由RC器件的参数特性确定。

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bigass|  楼主 | 2017-6-16 18:29 | 只看该作者
HWM 发表于 2017-6-16 18:25
运放的频率特性当然要考虑,但由于信号频率通常远低于相应电路运放特性所致的频响转折点,运放还是以其“ ...

明白了

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14
captzs| | 2017-6-16 18:43 | 只看该作者
本帖最后由 captzs 于 2017-6-16 18:48 编辑

    上面几位大所讲的我没有看过。我只会仿真,就不知道电路板实验将会如何?

等效低通.GIF (62.14 KB )

等效低通.GIF

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15
gmchen| | 2017-6-16 21:44 | 只看该作者
楼主的观察是对的,确实通过调节运放的增益可以改变截止频率。但是这种低通的实用价值不高,因为它通常只能构成一阶低通,频率特性并不理想,截止频率与增益两个参量还不能独立调节。只要增加几个廉价的电容就可以得到性能好得多的滤波器,所以就没人这么干了。
在下曾经在这里发过一篇帖子(https://bbs.21ic.com/icview-1668994-1-1.html),比较详细地讨论过运放闭环后的频率特性,楼主可以去看一下。

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