Tại sao bộ lọc RC thứ nhất này có cộng hưởng hiển thị op-amp?

Tôi đã xây dựng mạch này và mô phỏng nó trong CircuitLab và đang cố gắng tạo một bộ lọc thông thấp hoạt động. Tuy nhiên, nó cho thấy đáp ứng tần số như bộ lọc thông thấp cộng hưởng và tôi không thể hiểu tại sao.

Đây là sơ đồ: Và đáp ứng tần số: Âm mưu của tần số đáp ứng

Độ tăng của các tần số dưới tần số cộng hưởng được đặt theo tỷ lệ R2 / R1 (x10 với các giá trị này), như mong đợi cho mạch op-amp đảo ngược. Nhưng tôi không thể hiểu tại sao có cực đại cộng hưởng ở 800 Hz cho mạch thứ tự đầu tiên này hoặc cách tính tần số cộng hưởng.

Và đáp ứng của một vài giá trị giới hạn khác nhau: Quét các giá trị giới hạn

Và phản ứng của các giá trị khác nhau của R1: Quét các giá trị R1

Thay đổi giá trị của R1 không ảnh hưởng đến tần số cộng hưởng, chỉ ảnh hưởng đến mức tăng của mạch. Tôi không hiểu tại sao mạch này hành xử theo cách này. Bất cứ ai có thể giải thích nó cho tôi?

Tôi đã đưa ra phương trình này cho giá trị của : $V_{out}$

V_{o u t} = - (\frac{A \times R 2}{R 1 + R 2 + R 1 R 2 C s - A \times R 1}) V_{i n}

$V_{out} = -( \frac{A \times R2}{R1 + R2 + R1R2Cs - A \times R1} ) V_{in}$

Liệu phương trình này có đúng không? Điều này có ý nghĩa với tôi rằng khi kết quả xấp xỉ bằng R2 / R1. Nhưng tôi không biết đỉnh ở 800 Hz đến từ đâu. $(R1 + R2 + R1R2Cs) << A \times R1 ,$

operational-amplifier filter

— không
nguồn

Nó rõ ràng không phải là mạch thứ nhất, vì mạch thứ nhất không thể thể hiện sự cộng hưởng. Đề nghị bạn cố gắng đưa cực vào phản hồi op-amp. Nó thường ở mức 10Hz.

— Spehro Pefhany

Làm thế nào để làm điều đó? Bạn đang nói rằng hành vi thứ hai là do điện dung ký sinh?

— không có

Không, đó là vì op-amp có tụ điện bên trong để bù tần số (để làm cho nó ổn định với mức tăng thống nhất). Trên tần số cực, mức tăng op-amp giảm -20dB / thập kỷ. Đôi khi có một cực thứ hai.

— Spehro Pefhany

Tôi nghĩ, nếu bạn giả sử rằng các phần bên trong của op-amp chứa, thực tế, bộ lọc thông thấp thứ tự đầu tiên, bạn sẽ tự tạo cho mình cái được gọi là bộ lọc thông thấp nhiều phản hồi. Tôi đã sử dụng một công cụ mô phỏng tuyệt vời từ Mister Okawa ở đây để sản xuất:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Nếu bạn nhìn kỹ vào mạch trong hình trên và tưởng tượng rằng R2 và C2 nằm trong op-amp, mạch của bạn sẽ trở nên giống nhau. Có một số vẫy tay ở đây bởi vì tôi đang đâm vào bóng tối về những gì R2 và C2 thực sự là và "xoa bóp" chúng để phù hợp với việc tạo ra một đỉnh gần 800 Hz.

C2 là 5pF theo đúng thứ tự cho giai đoạn ổn định "thông thường" bên trong một op-amp kiểu cũ như TL081 và tôi đoán R2 sẽ ở gần một vài kohm.

Dù sao tôi cũng tin rằng đây là những gì đang xảy ra !!!

— Andy aka
nguồn

Ứng dụng rất đẹp và sáng tạo của một công cụ hiện có.

— Spehro Pefhany

Đồng ý với nhận xét trên. Nhưng điều này có nghĩa là bất kỳ bộ lọc hoạt động nào với bất kỳ op-amp, hoặc ít nhất là TL081, về mặt kỹ thuật đều là Sallen-Key thứ hai (hoặc thứ ba)? Và nó cũng có thể là do điện dung ký sinh của các bóng bán dẫn trong op-amp?

— tjbtech

Scratch out "về mặt kỹ thuật" vì Sallen-Key là một cấu trúc liên kết - thay thế bằng "có các đặc điểm đáp ứng của". Tôi chủ yếu tự hỏi liệu hiện tượng này sẽ áp dụng cho hầu hết hoặc thậm chí tất cả các op-amp khác ở một mức độ nào đó ...

— tjbtech

Chà, nó giống như một cấu trúc liên kết MFB hơn và điều này có thể xảy ra. Nếu bạn đẩy thiết kế của bất kỳ bộ lọc cấu trúc liên kết nào bằng op-amps, bạn sẽ thấy rằng việc thiếu băng thông vô hạn sẽ gây ra các vấn đề như thế này và chúng thậm chí có thể biến thành dao động.

— Andy aka

OK, vì vậy, có, nhưng hiệu ứng thường sẽ không đáng kể đối với người không tồn tại, tùy thuộc vào - tốt, mọi thứ khác, bao gồm cả thông số kỹ thuật / thiết kế của op-amp được sử dụng - nếu tôi tuân thủ đúng.

— tjbtech