我在大学的一个项目中使用了 Sallen-Key 滤波器,我需要知道它的输入阻抗。有没有办法从理论上计算它?
这是我的电路:
我在大学的一个项目中使用了 Sallen-Key 滤波器,我需要知道它的输入阻抗。有没有办法从理论上计算它?
这是我的电路:
正如其他答案所建议的那样,几乎可以肯定手动计算输入阻抗是您应该做的。我只是想向您展示如何从电路模拟器中获取一些数字,以便您可以检查您的工作(或将相同的概念应用于更复杂的电路)。这是您在 CircuitLab 中的 Sallen-Key 过滤器:
这是频域仿真,显示了输入阻抗:
您可以打开电路并更改参数、配置、运算放大器模型等。只需按 F5,您将看到 V(out)/V(in) 波特图,以及我的输入阻抗图已经包含了上面的截图。在模拟器中使用自定义表达式,例如MAG(V(in)/I(R1.nB))
,可以让您非常快速地计算小信号阻抗等量!
使用测试电流源,而不是测试电压源,对于我如何在纸上解决这个问题是有意义的。但是,出于模拟目的,使用电压源作为测试输入可以让我们同时更容易地理解V(out)/V(in)
波特图。
是的,这是一个标准的电路分析问题。
在频域(R 和 Xc)中执行分析,并在输入端连接一个 1A 交流电流源。求解作为频率函数的输入电压,该表达式就是阻抗。
我建议使用节点分析来执行分析。
假设运算放大器是理想的,因此流入 +/- 端子的电流为零,并且这些端子上的电压相等。
@snickers 我几乎只是在脑海中计算输入阻抗 Zin。
好吧,您可以使用欧姆定律和求和节点方程来解决它,但是在您完成了几次之后,只需在脑海中进行即可。
步骤 1. 进行直流分析
步骤 2. 进行交流分析,其中 f 为 >> fo(BPF)
步骤 3. 找出在 f=fo 时会发生什么
所以我们开始吧。
1. Zin= R1 + R2
2. Zin= R1 (因为 C5= 0Ω)
3. Zin= 由于信号消除而开路。即没有反馈,因此增益最大。
因此,如果您拥有其中一款出色的 HP 或 Anritsu 矢量网络分析仪,您会在 f0 处得到一个大尖峰的 Zin,在平线上,Zin 从 35.6kΩ 开始,以 33.0kΩ 结束或接近这个值...
但我确实喜欢我们一位精明的年轻工程师在上面完成的漂亮模拟和图表。
看我的方式吗?或以您的方式开始
使用额外元素定理,如 Wikipedia 中所述。使用这种方法有多种解决方案的路径(因为任何组件都可以成为“额外的”组件)。选择 C4 作为额外元素看起来是更简单的选择之一。
在您的电路中,运算放大器会使事情变得有些复杂,但您可以在原理图上记下电流和电压,以计算所需的各种阻抗。
一旦你掌握了额外元素定理,你就可以继续学习广义 N-额外元素定理(NEET,最初由 S. Sabharwal 开发),它使你能够通过检查和一些代数写下答案示意图: