一个sallen-key低通滤波器，仿真出来结果严重不对

小鬼头

gia 发表于 2022-4-29 11:38
楼上几位说起来都是对的。为了防止出现负电压，我信号源改用直流1V，效果不行；改用脉冲方波，还是不行。是 ...

你连加个2.5V的偏置都不会…………。

我全部按你的参数设置，加上2.5V的偏置后，就出来了：

washu

gia 发表于 2022-4-29 11:38
楼上几位说起来都是对的。为了防止出现负电压，我信号源改用直流1V，效果不行；改用脉冲方波，还是不行。是 ...

1V 不够，这里还有一个具体器件（模型）问题，下面是 Ti 的 LM358 手册，

1、输入共模电压，必须低于正电源 2V

2、输出电压范围，低于正电源 1.35V（典型值）


所以你的输入信号，假设是 1.414Vp，那么交流电源的直流失调应该设置为 1.5V，这样峰电压 2.914V，谷电压 0.086V，都不超过 358 的共模范围和输出范围，就可以了。

washu

小鬼头 发表于 2022-4-29 12:00
你连加个2.5V的偏置都不会…………。

我全部按你的参数设置，加上2.5V的偏置后，就出来了：

其实按 1Vrms 计，正电源的 358 不能加 2.5V 偏置

washu

gia 发表于 2022-4-29 11:38
楼上几位说起来都是对的。为了防止出现负电压，我信号源改用直流1V，效果不行；改用脉冲方波，还是不行。是 ...

tips

你的问题主要是没弄清楚

1、理论分析和实际器件问题，你在网络上找的教程和我们的课本一样，通常不画运放的电源出来，但你看我仿真的时候除非该电路运放确实负电源接到参考电位（0V），否则我都给它一个负电源，其实这个问题我记得当初学过的，但看到那么多人都犯迷糊都不确定了，正好在家就下楼把当初的课本找了出来，真的是黑纸白字写的

a、运放是接有正负电源的，理论分析时可以不画，但学生必须记住，它是接有正负电源的




b、运放输出在接近正负电源的时候会饱和，这个课本也是提到的，



楼上小鬼头的 2.5V 偏置，可以出博得图，但实际上输出波形已经失真，因为他忽略了实际上的 358 器件模型中，358 输出正电源饱和轨道是比较大的，358 不是一个轨到轨运放：


不清楚你是什么专业，当初是否学过电路（模电），否则这些东西应该清楚，并在仿真的时候注意（基本上用 MS 的应该都是学院派）。因此我前面建议你，如果只是理论仿真最好用虚拟器件，这些器件不用考虑实际器件的一些问题。

2、实际器件（模型）以及电源轨问题，这个问题我说过很多次，所谓单电源运放是个不太准确的商业宣传概念，实际上运放没有手，不会找个万用表测一下自己所在电路是单电源还是双电源，运放不知道这事，它只是（这里的运放指电压反馈型通用运放）将差动电压 （u+ - u-）放大 A 倍后输出，没别了的。所以，如果

a、输出接近电源规会饱和，这一点上面第三页说过了。普通 BJT 输出运放，电源轨比较宽，比如典型的双电源运放 OP07 的电源轨接近 2.5V，也就是说，输出正电压要低于正电源 2.5V 以上，高于负电源 2.5V 以上。我们知道这个条件后，那么典型的双电源运放 OP07 也能用于单电源如图


b、输入共模电压范围，对于 PNP 输入运放来说，它是可以略低于负电源轨的，比如 LM358，输入是一对 PNP 差分对管，


所以它的输入可以低于负电源，假设 358 负电源接到参考电位（0V），那么我们输入一个 100mVp、偏置到 -0.15V 的信号，并放大 10 倍，358 就能输出一个 1Vp 信号给我们，这是可以的！


所以你说为什么有的电路没偏置只有单电源也能工作，假设传感器输出的信号就是这样（有的时候这个偏置可以用一个电阻或者二极管实现），358 就能正确放大给你看。

类似的，如果输入是一对 JFET，那么输入电压范围可以略超过正电源，只要输入电压不足以让 JFET 栅极对源 PN 结正偏形成电流


所以如果你从理论仿真到使用实际器件，那么就必须仔细阅读器件手册，每一个细节都需要被注意到。

btw. 2.b1 的仿真，如果这样做就不行，你想想为什么

小鬼头

washu 发表于 2022-4-29 13:33
tips

你的问题主要是没弄清楚

washu，你一下子说这么多，怕是楼主接受不过来。还不如我言简意骇，抓住一个爱好者极易犯的错误来说事。


另外，我记得这种仿真软件，使用波特仪时，需要一个信号源来启动。只要有信号源就行（以及电路工作正常），不用管这个信号源的参数对不对。如果没有信号源，就出不来波特图。所以，我当时也没有去管这个信号源的参数与偏置电压设置的关系。


刚才我验证了上述内容，果然我没有记错，见下图。输入100V的电压，仍能出来正确的波特图。

小鬼头

小鬼头 发表于 2022-4-29 14:47
washu，你一下子说这么多，怕是楼主接受不过来。还不如我言简意骇，抓住一个爱好者极易犯的错误来说事。
...

把偏置改为+1.0V，信号源幅度100V，也是能出正确的波特图的。

gia

现在还有个问题，低通的这个截至频率，为什么算出来的和图上的对不起来。比如取R1=820，R2=91K，C1=C2=470nF，算出来-6dB处的截止频率是39Hz左右，但图上怎么是6.4Hz左右

gia

washu 发表于 2022-4-29 12:10
1V 不够，这里还有一个具体器件（模型）问题，下面是 Ti 的 LM358 手册，

1、输入共模电压，必须低于 ...

输入信号，假设是 1.414Vp，那么交流电源的直流失调应该设置为 1.5V，这样峰电压 2.914V，谷电压 0.086V，都不超过 358 的共模范围和输出范围。你这个1.5V偏置究竟是输入还是输出，如果是输入，那你都不知道运放的放大倍数，怎么就确定不超过358的输出范围；如果是输出，那这个1.5V又在哪里设置？

gia

对输入的要求，信号中间电平必须在V-至V+减2V；对输出的要求，正摆幅顶点不得离正轨太近，负摆幅不得离负轨太近，即信号尽量别饱满。
那也看不出输入直流1V或脉冲有啥问题呀

washu

gia 发表于 2022-4-29 17:56
对输入的要求，信号中间电平必须在V-至V+减2V；对输出的要求，正摆幅顶点不得离正轨太近，负摆幅不得离负轨 ...

1、不清楚你干了啥，但肯定不能用直流电源，毕竟这是交流特性仿真...

2、脉冲电源我没试过，从直觉上不能用正常，因为交流特性仿真的输入源是单一频率的，脉冲...

washu

gia 发表于 2022-4-29 17:20
输入信号，假设是 1.414Vp，那么交流电源的直流失调应该设置为 1.5V，这样峰电压 2.914V，谷电压 0.086 ...

1、你提供的塞伦凯滤波器增益是 1，所以不考虑其它情况

2、1.5V Offset 我前面截图应该有的，就是 AC Source 的 Offset

washu

gia 发表于 2022-4-29 15:34
现在还有个问题，低通的这个截至频率，为什么算出来的和图上的对不起来。比如取R1=820，R2=91K，C1=C2=470n ...

你绝对算错了

gia

首先，公式不会有错
我在漠落的CSDN博客里Sallen-Key 有源滤波器(1)找到这个公式；再加上之前那个截图里的公式；再用Excel表计算10K-10K-1nf-1nf出的f和波特图里的-6dB处的f也都是对的。这就证明公式确实不会有错。
但奇怪的就是820-91K-470nf-470nf算出来的和实际波特图就是不对。

gia

刚才excel那图被水印挡了

gia

终于知道原因了，fc处指的是Q的模下对应的频率，不一定是0.5倍（即-6dB）处，难怪有时算出39Hz这样莫名其妙的结果来