请教：运放的保护与输出

只看该作者 · 2007-1-18 09:56

computer00兄分析的很到位，21IC有老兄此等热心之大牛，真乃我等之福，21IC之福。
再看看我用纯RC搭配的前置模拟滤波，如下图，各位兄台给审查审查，看看小弟的分析是否正确。
相比原图，前面加了两个电容，一个电阻，构成两级模拟滤波（一级模拟滤波效果太差），但是纯RC滤波很难分析，因为输出输入阻抗会前后影响频率特性。小弟近似分析一下：
C1、R11构成第一级高通滤波，截止频率为fL=1/2*PI*R11*C1=1/（2*PI*7000*10^（-7））=227,C2和运放前的两个电阻R7、R8（假设等效为RL）构成第二级模拟滤波，截止频率为1/（2*PI*RL*1.4*10^(-9)）=227,前后截止频率相当，但是后一级的阻抗相对前一级很大，所以分析第一级时可以认为第二级开路，这样这两级滤波可以认为直接相乘，从而整个电路的特性成了2阶高通电路，幅频特性为1/（1+（fL/f）^2），这样50HZ的工频信号在进入运放之前已经被衰减20倍。
另外，还得考虑可能的谐振，忽略后一级的电容，谐振频率应为1/2*PI*根号（L*C），假定L为50~100mh，谐振频率应该在2000左右，应该不会对电路造成影响。
不知道小弟是否想的太理想了，还请高手指点。
谢谢

只看该作者 · 2007-1-18 10:23

但就具体电路而言，
1.在保护二极管未导通的小信号下，由C2处向右看过去的差分阻抗，还要加上R10。
2.估计谐振不能实际发生，因为回路Q值可能很低。
3.应该补充考虑信号源的等效模型。

只看该作者 · 2007-1-18 11:02

新亮兄，
1。差分比例放大电路的输入阻抗不就是2R7吗？
2。你说的对，谐振的确意义不大，因为Q值的确很小，应该不足0.1。
3。你的第三条是说应该考虑电感的内阻？此内阻应该只对谐振有影响吧？对滤波频率特性有影响吗？

只看该作者 · 2007-1-18 15:46

在线等。。。

只看该作者 · 2007-1-18 16:29

1.C1宜与L1直接并联，形成高Q串联谐振；
2.不必强成“差分”；
3.最终可能不是负端输入运放；
4.问：关注频率还是脉宽？或是否允许有用信号失真？

只看该作者 · 2007-1-18 16:59

1。这个问题已经讨论过了，谐振我也想搞，但是谐振频率很低（220HZ），这样需要的电容条件非常苛刻：容值很大，大约1uf~10uf，无级性，而且需要较高精度，据说这种电容很难弄到。而且还会对电感形成要求：批次的电感必须具有一致性且较高精度。
2。为什么不必强成差分？差分不是可以很好的消除共模噪声吗？因为有效信号很小，我想利用差分接受来消除噪声。
3。不太理解您的深意。。。
4。关注频率，信号失真应该无所谓，只要保证频率。关于此我昨天用MATLAB做了个仿真，其实在输出削平峰谷的情况下，220HZ的有效信号仍然可以提取出来的，可以这样理解：220HZ的信号本身是不可能导致饱和的，由于频率大于50HZ，有效信号其实大部分并会受到削弱，削平后的波形可以看做是50HZ及其各次高次谐波再加上220HZ信号的组合，如果后面再加上数字滤波，是可以提取出220HZ的信号的，但是幅值受到了影响。比如假设220信号幅度为1，50HZ基次谐波为10，削平电压为5V的话，经过数字滤波后提取出来的有效信号强度大约为0.5。不知道您是否也是说的这一点？

只看该作者 · 2007-1-18 17:35

220HZ的谐振频率，即使做1H的大电感的话，也需要电容0.523uf，而且肯定是无级性的，还需要精度，估计不容易找。小弟曾经考虑过可调电容来避免电感和电容的高精度，但是据说可调电容都是nf、pf级的。
基于以上种种考虑，小弟才设计了21楼的滤波电路图。

只看该作者 · 2007-1-18 19:15

所以要竭尽全力：
1.低电压微法级电容可有F级精度选用；
2.可用开关调节或工艺选调配谐；
3.必要时用不同类型电容补偿；
4.电感精度不太困难，也容易调整；
5.可能出现的共模干扰幅度不大类型不同易于排除，不必“差分”；
6.21图貌似差分，抗共模干扰差；
7.采用单端信号，运放正端高阻输入方式。

4万 · 2007-1-18 19:22

    不妨看看50HZ成品陷波器的带宽能否满足你的要求即你的信号是否落在陷波器带外，这么低频率的高Q滤波器基本上很难实现。
    保护的话，直接在电感两端并联两个反接的二极管即可，如果有用信号幅值较低，可选用肖特基管，必要时再对正负电源用肖特基管做信号钳位，不过如非长线不是必要。
    如果你的信号落在陷波器带内但与其阻抗峰值还有一定距离的话，可用多级陷波器，输入用一个，用低噪运放做缓冲放大（倍数不要过高，防止冲击饱和）后再“陷”一次，量化后做数字滤波。
    如果你的信号与50Hz过于接近，陷波器都会滤掉你的信号的话，很遗憾，除了良好算法的数字滤波外，就没有别的简单办法了，只能靠钳制信号幅值防止饱和了。
    不过——对付工频干扰还有个绝招，不在电路上下功夫，你的电路结构也不适用，要换个思维方式：用两个同样的传感器（你的那个什么电感），一个用于拾取有用信号，一个只用于拾取工频干扰，二者信号反向叠加后即可将干扰大部抵消，注意选择合适的安装位置并采用定向加屏蔽应可找到解决的方法。

只看该作者 · 2007-1-19 08:33

两位大侠的精辟论述让小弟受益非浅，但是似乎误解了小弟的意思。
数字滤波在后面肯定要用的，而且程序都设计好了，小弟并不是想通过模拟滤波直接就把50HZ工频信号完全干掉，而只是想通过前置的模拟滤波“稍微”过滤一下50HZ信号，目的只是不让运放饱和，从而完整的把有效信号接受出来，有效信号稍微受些影响也可以，只要损失不大，衰减倍数与50HZ工频信号的衰减倍数不在同一程度。通过模拟滤波之后（进入差分接受之前）50HZ信号完全还可以几十倍强于有效信号，因为后面还有用DSP设计的数字滤波。附图是小弟用MATLAB设计并用16位定点DSP截取之后的频带响应，1代表采样频率（4400）的一半。如此狭窄的带通，即使进入DSP的50HZ工频量仍然强于有效信号几十倍，仍然可以很好的过滤掉。这是数字滤波的强项，也是小弟吃饭的家伙。
所以小弟现在关心的是21楼的模拟滤波是否行的通，小弟的分析是此模拟滤波能衰减20倍的工频量，有效信号大约衰减一半。我所担心的是21楼的分析过于理想，或者还有没有考虑到位的地方。我自己在模拟技术方面有几斤几两，我还是有数的，所以才来求助各位高手。
新亮兄所说的该设计貌似差分，抗共模干扰差，我不太理解，难道这不是差分电路么？为什么抗共模干扰差？

4万 · 2007-1-19 10:33

关键是你的信号频谱

请教：运放的保护与输出

看看我设计的R/C滤波

看看楼主设计的R/C滤波

回新亮兄

来个大牛给拍板

给方案提点建议

回新亮兄:给方案提点建议

关于谐振，小弟曾经计算过

“谐振”最有希望满足选频要求

如果你的有用信号接近50HZ，那加滤波的难度极大，这条路不

上面的两位高手似乎误解了我的意思

误解并不存在

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