Аналоговый фильтр., Не стабильный результат. Опции

[Iptash]

Здравствуйте все.
У меня из изделия к изделию получается не стабильный результат в частности в работе фильтра. Через один фильтр нормально получается т.е. на выходе теоретически
расчитанная амплитуда при вх. частоте и амплитуде констант. В др. случаях амплитуда в 2, 3, 4 раза меньше, видимо разброс номиналов. Резисторы 1%, конденсаторы 5%.
Все берется из одной ленты (SMD). Один раз исправить удалось поменяв конденсатор C1, в остальных не помогло. В одном случае менял все операционники, не помогло.
Операционники могут как то влиять на результат, хоть они и одного типа и одной партии?. Как же с этим бороться ума не приложу. Подскажите пожалуйста где в
первую очередь копать. Плату после пайки тщательно промываю.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Пушкарев Михаил]

Моделирование Вам в помощь. Проверьте характеристики фильтра при разбросе номиналов и увидите, будет ли аналогичный результат.

[_Pasha]

Возбуд U1 от чего-то рядом на плате? Или по питанию.
Второй гейт как включен?

Сообщение отредактировал _Pasha - Nov 11 2011, 14:27

[Iptash]

Спасибо.
При моделировании все элементы влияют (операционники, как изминить параметры?). Я про резисторы и кондеры писал, что они 1% и 5%. Все с одной ленты. Могут ли они хоть и из одной партии, сильно отличатся номиналами?.
У меня два аналогичных канала. 1 канал нормально работает 2 нет. Вторй гейт идет на 2 канал. Т.е. один канал в себя включает опер. 2гейтовый и один гейт из др. опера.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Alex11]

С каким диэлектриком конденсаторы? Если не C0G, то есть существенное изменение емкости после пайки.
И общий вопрос по построению схемы. Зачем сделан последний каскад только с емкостью в обратной связи и общей обратной связью. Мне кажется, что это хороший вариант поймать возбуждение схемы и отсюда жуткую нестабильность. Какую характреристику фильтра Вы хотели получить?

[Iptash]

NP0. Я предпологал (вроде даже заметил), что это может из за нагрева именно вот этих кондеров. Схема стандартная из программы Filter Solutions. У меня входной
сигнал прямоугольник, выход должен быть синусоида. При моделировании и на практике вот этот фильтр покозал хорошие результаты.

[stells]

интересно, а для чего ФНЧ 2-го порядка делать на 3-х ОУ, когда одного достаточно?

[тау]

интересно, а для чего ФНЧ 2-го порядка делать на 3-х ОУ, когда одного достаточно?

+500

[Iptash]

Я писал, что из прмоугольника делаю синусоиду. Другие схемы дают искажения в точке переключения прямоугольника. Это при моделировании прослеживается и практически.

[stells]

Я писал, что из прмоугольника делаю синусоиду. Другие схемы дают искажения в точке переключения прямоугольника. Это при моделировании прослеживается и практически.

это потому что для приличного синуса ФНЧ 2-го порядка недостаточно, нужен фильтр 3-го порядка. в простейшем случае пассивный ФНЧ (делаем пилу) и активный 2-го порядка на ОУ

[тау]

Я писал, что из прмоугольника делаю синусоиду. Другие схемы дают искажения в точке переключения прямоугольника.

была похожая тема - как проще сделать синус
http://electronix.ru/forum/index.php?showt...mp;#entry854514

[stells]

я вот так делал:

пс: на нагрузку не обращайте внимания, этот синус делался для датчика LVDT, в нагрузке его обмотка (параллельный резонансный контур)

Сообщение отредактировал stells - Nov 11 2011, 17:32

[SSerge]

интересно, а для чего ФНЧ 2-го порядка делать на 3-х ОУ, когда одного достаточно?

На трёх круче получается, чувствительность к точности рассогласования номиналов меньше, можно получить больше добротность.
Однако то, что изображено на схеме только похоже на классическую конструкцию state-variable фильтра, но не он.

[Iptash]

Спасибо за ссылку. Я попробую в следующих реализах по подобной схеме сделать. Но у меня уже готовые печатки есть, их надо дособрать. Все же может есть еще
какие нибудь версии по моей проблеме, больно уж не охота все перепаивать. По кондерам с NP0, какая допустимая температура пайки?

[stells]

Все же может есть еще какие нибудь версии по моей проблеме

видимо частота среза расчитана неправильно

как проще всего поправить: добавить пассивный ФНЧ и усиление на 2-м ОУ

По кондерам с NP0, какая допустимая температура пайки?

не задавался таким вопросом

Сообщение отредактировал stells - Nov 11 2011, 17:42

[Iptash]

Расчитана по калькулятору. Я же пишу, что 2 идентичных канала(см. схему) 1 канал работает нормально второй нет. Были экземпляры где оба канала работали нормально.
Завтра наверное все перепаяю (по одному элементу), уже самому интересно и достало это все. Можно конечно в дальнейшем и на ЦАПе сделать, только дороговато немного.

[stells]

Были экземпляры где оба канала работали нормально.

ну так видимо все на грани... Вам уже советовали, симульните свою схему при разбросе параметров пассивных элементов

пс: советовал Пушкарев Михаил, с Днем рождения его

Сообщение отредактировал stells - Nov 11 2011, 17:53

[Iptash]

Также присоединяюсь к поздравлениям .
Симулировал. Все элементы влияют. А разброс параметров однотипного ОУ, может так сильно влиять на характеристики?

[AlexeyW]

Симулировал. Все элементы влияют. А разброс параметров однотипного ОУ, может так сильно влиять на характеристики?

Если полоса ОУ в несколько раз шире, чем произведение полосы фильтра на добротность, а на ФЧХ на частоте среза еще нет видимых загибов, то не будет.
Как правило, емкости имеют разброс 3-4% (5% номинал). Чем больше добротность фильтра, тем больше влияние на усиление. В этом смысле лучше фильтр более высокого порядка с небольшой добротностью, чем одно звено с высокой добротностью. Во-вторых, вполне можно предусмотреть подборные элементы, компенсирующие разброс.

[тау]

Симулировал. Все элементы влияют. А разброс параметров однотипного ОУ, может так сильно влиять на характеристики?

У вас полосовой фильтр на 2.5 кГц с полосой примерно 25 герц. Это очень непросто на ширпотребовской пассивке получить повторяемые параметры. Уход на 5% конденсатора 8.2 nF уводит центр частоту на 50 Гц, резко падает амплитуда , но самое неприятное - фаза крутится на 80 градусов , а Вы , кажется, синус и косинус фильтруете ??? это имхо -неприемлемое решение ( с замахом фильтрации с сохранением сдвига фаз 90 гр.)

[MaslovVG]

Также присоединяюсь к поздравлениям .
Симулировал. Все элементы влияют. А разброс параметров однотипного ОУ, может так сильно влиять на характеристики?

Нужно не просто просимулировать, а определить влияние каждого элемента на коеффициент передачи.
Тогда по значениям этих коэффициентов сразу видно критические элементы и насколко они критичны.

А если вы ипользуете сигналы с Датчиком LVDT то питать его лучше прямоугольниками а фильтровать обратный сигнал. Во первых тогда будет фильтр только на один канал и ошибка фазы фильтра будет независима от угла и постоянна на всем диапазоне.

[AlexeyW]

У вас полосовой фильтр на 2.5 кГц с полосой примерно 25 герц.

То есть, добротность 100? Фильтр с такой добротностью сделать весьма непросто и, главное, совершенно не нужно. Кроме того, фильтр с добротностью Q вносит задержку примерно в Q периодов (т.е. подали на вход синусоиду - синусоида на выходе будет долго раскачиваться).

[Iptash]

У вас полосовой фильтр на 2.5 кГц с полосой примерно 25 герц. Это очень непросто на ширпотребовской пассивке получить повторяемые параметры. Уход на 5% конденсатора 8.2 nF уводит центр частоту на 50 Гц, резко падает амплитуда , но самое неприятное - фаза крутится на 80 градусов , а Вы , кажется, синус и косинус фильтруете ??? это имхо -неприемлемое решение ( с замахом фильтрации с сохранением сдвига фаз 90 гр.)

Так и есть, полоса 25Гц. Да, больше всего подозрения на кондеры. Угол, при не большом разбросе я могу подкорректировать. В дальнейшем буду на ЦАПе делать.

То есть, добротность 100? Фильтр с такой добротностью сделать весьма непросто и, главное, совершенно не нужно. Кроме того, фильтр с добротностью Q вносит задержку примерно в Q периодов (т.е. подали на вход синусоиду - синусоида на выходе будет долго раскачиваться).

Первоначальная раскачка, не страшно, ибо частота и амплитуда постоянны на всем протяжении.

[AlexeyW]

Первоначальная раскачка, не страшно, ибо частота и амплитуда постоянны на всем протяжении.

Но и с фазой будет то же самое. Может, Вам просто взять аналоговый генератор синуса (типа моста Вина)?

[Iptash]

Но и с фазой будет то же самое. Может, Вам просто взять аналоговый генератор синуса (типа моста Вина)?

Это при вкл. только. У меня все сигналы засинхронизированы.

[Herz]

Первоначальная раскачка, не страшно, ибо частота и амплитуда постоянны на всем протяжении.

Это при вкл. только. У меня все сигналы засинхронизированы.

Удивительное дело: зачем в таком случае вообще фильтр? Да ещё такой проблемный. Я бы тоже посоветовал просто генератор. Но сейчас у Вас действительного другого пути нет, кроме ручного подбора номиналов. Только поплывёт ведь...
А старенькую MAX292 или подобную в качестве фильтра не рассматривали? Могло бы получиться просто и компактно.

[АНТОН КОЗЛОВ]

Можно засинхронизировать ГУН. Есть ГУНы с почти синусоидой.

[SSerge]

Так и есть, полоса 25Гц. Да, больше всего подозрения на кондеры. Угол, при не большом разбросе я могу подкорректировать.

Ваши подозрения подтверждаются. Это фаза и АЧХ с выхода первого интегратора. Монте-Карло, 1% резисторы и 5% конденсаторы.


А вот насчёт подкорректировать - при уходе от резонанса фаза очень быстро меняется.
Такие фильтры, собственно, как раз по фазе удобнее настраивать. Как загнали фазу точно на -180, так значит попали точно в максимум АЧХ.

На уже готовой плате я бы предложил превратить этот фильтр в ФНЧ, причём частоту среза отодвинуть немного вверх, чтобы уменьшить отклонение фазы.
Благо, чётных гармоник в симметричном меандре нет, давить нужно только нечетные гармоники, начиная с третьей.

[Iptash]

А старенькую MAX292 или подобную в качестве фильтра не рассматривали? Могло бы получиться просто и компактно.

Расматривал, только уже поздно было . У меня есть также входные фильтры, тоже аналоговые и тоже не стабильные. Вообщем доделаю пару плат, и разведу новую
в качестве генератора синусоиды сделаю на ЦАПе, а вх. фильтра на MAX291 или MAX7490. MAX291 подороже, но требуют меньше внешних элементов. Может альтернатива есть
подешевле, поискать надо.

Ваши подозрения подтверждаются. Это фаза и АЧХ с выхода первого интегратора. Монте-Карло, 1% резисторы и 5% конденсаторы.


А вот насчёт подкорректировать - при уходе от резонанса фаза очень быстро меняется.
Такие фильтры, собственно, как раз по фазе удобнее настраивать. Как загнали фазу точно на -180, так значит попали точно в максимум АЧХ.

Спасибо большое за графики. Можно конечно с помощью резистора R5 фазу подкорректировать. Я понял одно, что хороший стабильный аналоговый фильтр, компактным
трудно сделать. Лучше на спец микросхемы переходить в итоге потом дешевле будет.
Спасибо большое всем за участие

...
На уже готовой плате я бы предложил превратить этот фильтр в ФНЧ, причём частоту среза отодвинуть немного вверх, чтобы уменьшить отклонение фазы.
Благо, чётных гармоник в симметричном меандре нет, давить нужно только нечетные гармоники, начиная с третьей.

А, что для этого убрать надо из схемы и изменить номиналы?

[stells]

а вот так попробуйте:


здесь немного сдвинута частота среза вниз и увеличено усиление

[Iptash]

а вот так попробуйте:


здесь немного сдвинута частота среза вниз и увеличено усиление

ОК!, вечером домой приеду надо попробывать.

...
На уже готовой плате я бы предложил превратить этот фильтр в ФНЧ, причём частоту среза отодвинуть немного вверх, чтобы уменьшить отклонение фазы.
Благо, чётных гармоник в симметричном меандре нет, давить нужно только нечетные гармоники, начиная с третьей.

Я попробывал просимулировать ФНЧ, вот что получилось.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[AlexeyW]

Можно засинхронизировать ГУН. Есть ГУНы с почти синусоидой.

Поскольку задача, как я понял - просто получить синус и косинус одной частоты, сдвиг фаз четко 90, и все, то данное предложение кажется очень логичным. Получить сигнал ошибки по фазе для ОС вроде тоже не очень трудно - как произведение косинуса и интегрированного синуса.

[alexvu]

1. Снимите АЧХ Вашего фильтра, из "неработающих" плат. Возможно, действительно частоты не те.

2. Может, оно генерит?
Варианты поиска решения:
1) сделать опорное напряжение отдельным для каждого фильтра.
2) подключить нагрузку (осциллограф) к выходу ОУ не напрямую, а через R 30-100 ом.

[Timmy]

Попробовал просимулировать этот фильтр, он находится очень близко к самовозбуждению, которое происходит при снижении GBW однополюсной модели ОУ до 1.8meg. А ваши ОУ 2.5meg номинально, и такое значение уже поднимает добротность примерно в полтора раза. Так что ОУ надо бы поставить побыстрее.

[Iptash]

Попробовал просимулировать этот фильтр, он находится очень близко к самовозбуждению, которое происходит при снижении GBW однополюсной модели ОУ до 1.8meg. А ваши ОУ 2.5meg номинально, и такое значение уже поднимает добротность примерно в полтора раза. Так что ОУ надо бы поставить побыстрее.

Спасибо большое. Вы пожалуй очень правы, потому что в одном экземпляре я менял все и ОУ в том числе и ОУ я менял два раза. Мне скоро должны ОУ от MAX подойти,
надо будет попробывать.

[Iptash]

1. Снимите АЧХ Вашего фильтра, из "неработающих" плат. Возможно, действительно частоты не те.

2. Может, оно генерит?
Варианты поиска решения:
1) сделать опорное напряжение отдельным для каждого фильтра.
2) подключить нагрузку (осциллограф) к выходу ОУ не напрямую, а через R 30-100 ом.

Спасибо.
Может конечно и генерит или около того.
1. Да, надо было отдельным сделать.
2. Я смотрю цифровым осциллографом с вкл. делителем. Сигнал с кварцевого генератора на 40мГц наблюдается хорошо.

[alexvu]

Есть такая рекомендация, если к выходу ОУ подключен кондер на обратную связь, то нагрузку подключать к этому выходу через низкоомный R. Суть в том, что емкость нагрузки может образовывать ПОС через упомянутый кондер на вход ОУ, а резистор (с R > R вых.ОУ) помогает "отвязать" эту емкость от цепей ОС.
Поэтому я и написал про резистор . Делитель же Ваш имеет собственную входную емкость, так что его надо отвязывать в первую очередь.

Сообщение отредактировал alexvu - Nov 15 2011, 21:21