Praktikum: pisahkan penguatan dari penyaringan

Filter aktif yang sengaja transparan

Tempatkan tahap nonpembalik dengan penguatan 2 sebelum low-pass 15.9 kΩ, 100 nF. Penguat mengisolasi masukan dari beban filter dalam model pendidikan ini; keluaran tanpa beban. Pole nominal 100.097448 Hz. Pada frekuensi rendah penguatan tegangan sekitar 2, pada pole sekitar √2, dan pada sepuluh kali pole sekitar 0.199007.

Simpan active-filter.cir dan jalankan ngspice -b active-filter.cir dengan ngspice mandiri yang tersedia. Eamp adalah sumber tegangan terkendali tegangan ideal dengan penguatan DC berhingga 100000. Eamp bukan model makro op-amp pabrikan.

Ideal noninverting gain 2 followed by isolated RC pole
V1 in 0 DC 0 AC 1 SIN(0 0.05 10)
Rg minus 0 10k
Rf amp minus 10k
Eamp amp 0 in minus 100000
Rfilter amp out 15.9k
Cfilter out 0 100n
.op
.ac dec 40 1 100k
.tran 100u 300m 0 100u
.print ac vm(out) vp(out)
.print tran v(in) v(out)
.save all
.end

Penguatan loop terbuka berhingga membuat penguatan DC loop tertutup 100000/(1+50000), sekitar 1.999960. Model tidak memiliki pin catu, pemotongan keluaran, pole GBW, batas slew, derau, arus bias masukan, atau batas arus keluaran. Jadi model tidak dapat mengualifikasi penguat fisik 3.3 V. Penghilangan ini disengaja agar respons resistor/kapasitor dapat diperiksa secara independen.

Bandingkan dan ubah

Untuk titik pemeriksaan AC tepat, ganti sweep dengan .ac lin 1 100.097448 100.097448. Magnitudo keluaran seharusnya sekitar 1.414185 dan fase −0.785398 rad. Bandingkan magnitudo dalam 0.002 dan fase dalam 0.001 rad. Pada masukan 10 Hz dengan puncak 50 mV, puncak keluaran model yang telah menetap sekitar 99.503 mV. Biarkan transien awal menetap sebelum mengukur amplitudo.

Ubah Rfilter menjadi 31.8 kΩ. Frekuensi sudut menjadi setengah sementara penguatan frekuensi rendah tetap sekitar 2. Lalu hubungkan beban keluaran 100 kΩ dan hitung atenuasi DC serta pole yang bergeser sebelum menjalankan ulang. Penyangga sebelum RC tidak mengisolasi RC dari beban yang dihubungkan setelahnya.

Catat hasil model ideal dan pemeriksaan fisik tersisa sebagai item terpisah. Langkah desain berikutnya adalah memilih perangkat dan memverifikasi rentang common-mode, ayunan, bandwidth, slew, dan kestabilan. Lihat dokumentasi ngspice untuk sintaks sumber dependen dan analisis.