El filtro de banda estrecha del tipo Deliyannis está oscilando cuando aplico GND a la entrada

Navega tus respuestas
0

TLTR: Mi filtro de banda estrecha del tipo Deliyannis está oscilando cuando aplico GND a la entrada Vin. Esperaba obtener casi cero voltios, pero en realidad estoy recibiendo una onda sinusoidal a casi 20 KHz. Estoy tratando de averiguar cómo depurar. Estoy bastante seguro de que algo está mal aquí.

Actualmente estoy trabajando en una aplicación acústica para la cual construí un filtro activo con un opamp único: tipo de banda estrecha centrada alrededor de 40KHz. Basé mi diseño en un libro de recetas llamado "Diseño de filtros en 30 segundos" de Texas Instruments, que puede encontrar aquí . El esquema básico es el siguiente:

Segúnlareceta,paracentrarelfiltroen40KHz,necesito:R1=4K,R3=77K,R4=4K,R2=50,C1=C2=1nF.EDITAR:larecetaestáaquí:

EDIT:elvalorteóricodeR2es210omhs,peroenlasimulacióndepequeñaseñaldeCAviquesoloalcanzóelpicoa30KHz,asíquejuguéconélhastaqueobtuveelvaloractualde50.Noestoysegurodesiserecomiendaestamodificación.

Soldéelcircuitoenunadeesasplacas(aúnnoheconseguidounamáquinaCNCparaconstruirPCB).

Seutilizaroncondensadoresdenopolaridadyresistenciasdeprecisión(exceptoparaR3dondesoldédosresistenciasde38Kenserie).

Compréunos741ICdediferentesmarcas.Estoyalimentandoelcircuitoconbipolar+-5V,usandobateríasrecargables.

Agreguédoscondensadoresdedesacoplamientode100nFentre-+VCCyGND.

Agreguéunpotenciómetroalimentadocon-Vccparacancelareldesplazamiento.EstoyusandounosciloscopioUSBHantek6022paragraficarlasalidayelvoltímetroparaverificarlacontinuidad.

Noheusadoelgeneradordeformadeondaparaprobarlocondiferentesentradasdefrecuencia,porqueestoyenfindesemanaytengoqueesperarhastaelmartesparairallaboratorioparaobteneraccesoalgenerador.

Mientrastanto,estoyprobandoelcircuitoaplicandoGNDalaentradaVin,yobtengoruidoSINEenlasalida.

¿PORQUÉESTÁSUCEDIENDO?

ComprobédiferentesICnuevosytodosmostraronunarespuestasimilar.

Simuléelcircuitoconlosvaloresteóricos.

EstaeslarespuestadefrecuenciaLTSPICEparabarridodefrecuencia(ganancia):

Así que creo que en teoría esto debería funcionar.

¿Me estoy perdiendo algo?

EDIT : simulé el circuito con un TL072 en lugar de 741 y descubrí que el pico se alcanza a una frecuencia mucho más alta ahora (58 KHz). Por lo tanto, R2 debe ajustarse a 150ohms ahora para que funcione.

EDIT : simulé la respuesta transitoria del circuito, alimentando la entrada con una combinación de 3 series de señales sinusoidales: 1KHz + 60Hz + 40KHz (amplitud = 0.01). Veo que el ruido de 60Hz / 1KHz se ha ido, por lo que realmente se está filtrando.

El propósito de este circuito es filtrar cualquier frecuencia que no sea 40 KHz que provenga de un micrófono ultrasónico. Cuando se mide el micrófono por sí mismo con una señal de estímulo de 40KHz, puedo ver el ruido en diferentes frecuencias: 60Hz, 4KHz, etc. Necesito algo simple que me permita esto. He probado muchos esquemas diferentes en el tablero, pero ninguno de ellos funcionó (supongo que debido a las capacidades parasitarias).

Estoy abierto a probar un nuevo filtro si descubro que esta es una selección inadecuada. Creo que necesito una frecuencia de paso de 40 KHz con un ancho de banda máximo de 5 KHz. Sobre el factor Q, no estoy seguro y escucho sugerencias.

    
pregunta Ramiro Vargas

2 respuestas

2

Respecto al circuito mostrado algunos comentarios son necesarios. Sin volver a calcular los valores de las partes (no es posible debido a una especificación de filtro incompleta) hice algunas ejecuciones de simulación basadas en los valores de las partes.

Resultados:

Opamp LF356: Frecuencia media fo = 67 kHz.

Opamp LM741: Frecuencia media para = 39 kHz.

¿Qué significa esto? La frecuencia media del paso de banda no está determinada solo por los elementos de retroalimentación externos, sino también por la característica de ganancia de opamp real (en particular, desplazamiento de fase adicional no deseado). Esto, por supuesto, no es una sorpresa, ya que las características de frecuencia de la opamp tipo 741 no son suficientes para realizar un paso de banda de 40 kHz.

Como consecuencia, es necesario un rediseño del circuito basado en una especificación clara (ancho de banda, valor Q, ¿requisitos de ganancia?) y un operador de alta frecuencia con una tasa de giro suficiente. En este contexto, uno debería darse cuenta de que un análisis de CA es un análisis de pequeña señal que no puede revelar problemas de velocidad de respuesta.

EDIT/UPDATE

Su cálculo de R2 parece ser falso. El valor correcto es R2 = 210 ohmios. En este caso y utilizando el modelo LM741, la frecuencia central es la aplicación. a 30 kHz. Usando otro modelo opamp (TL072) con un producto de ancho de banda de ganancia mucho mayor, el valor deseado de 40 kHz se puede lograr con buena precisión.

    
respondido por el LvW
0

Dudes, después de simular, revisar hojas de datos y leer sus sugerencias, cambié el IC al mejor formato que podía obtener: TL071, que BW es de 3MHz. La simulación SPICE muestra un pico a 40Khz, con ganancia = 7 = 17dB. Los componentes son: Condiciones: R1 = 4K, R2 = 250, R3 = 50K, R4 = 4K, C1 = C2 = 1nF.

En una prueba en vivo con una onda cuadrada (f = 40 KHz), se filtra bien y tiene una ganancia = 3 = 9dB. Probablemente se comporte de esta manera debido a la limitación de BW del IC real. Me gustaría poder usar uno mejor como LF356 / 357.

Por ahora, consideraría esto RESUELTO.

    
respondido por el Ramiro Vargas

Lea otras preguntas en las etiquetas

Acumular salida desde el controlador PID Condensador electrolítico en la entrada del regulador de voltaje negativo