시간과 주파수 영역에서이 회로를 분석하는 방법은 무엇입니까?


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나는 다른 포스트 에서이 회로를 발견하고 op amp 필터와 기존 회로 분석 (콘덴서에 1 / jwc 사용)을 적용하는 방법을 살펴보기 시작했으며 전송 기능을 도출 할 수 없었습니다. 회로 이미지

질문 : 필터 토폴로지에 대한 전송 기능을 어떻게 도출 할 수 있습니까? V + 터미널에서 HP 필터를 무시하고 제너 다이오드 이외의 구성 요소는 무시하십시오. 일반 이름, C1, R1 등을 사용하십시오.

Vin = V +라고 가정하고 OpAmp의 Vo = 출력을 찾고 싶습니다.


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독자에 대한 참고 사항 : AC 커플 링이있는 광 검출기, 대역 통과 필터가있는 op-amp, 피크 검출기입니다. D5는 제너 다이오드가 아닌 쇼트 키 다이오드입니다.
— Jason S

DC 디커플링, AKA 고역 통과 필터를 의미합니다.
— CyberMen

@JasonS DC 디커플링을 수행하고 OpAmp의 높은 임피던스 입력에 의존하는 경우 R31을 사용하지 않는 것이 더 합리적이지 않습니까? R이 크면 시스템의 게인은 0 인 0 (일명 DC 구성 요소)을 제외한 모든 주파수에서 평평합니다.
ss+1R씨
— CyberMen

절대적으로하지! R31을 제거하면 DC 평균 전압을 조절하는 정의 된 메커니즘이 없으며, 발생하는 결과는 연산 증폭기의 보호 누설 다이오드가 작동하고 비선형 클리핑이 발생할 위험이있을 때까지 연산 증폭기의 입력 누설 전류에 따라 평균 전압이 상승 또는 감소하는 것입니다. . 고역 통과 필터가 관심있는 주파수를 통과 할 수 있도록 R31을 충분히 높게 선택합니다.
— Jason S

답변:


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그 질문에 대한 대답을 공식화하면서 그 회로를 좀 더 자세히 분석했습니다. 표준 2 차 대역 통과 필터처럼 보이지만 비 반전 구성에 사용됩니다. 비 반전 증폭기는 1보다 작은 게인을 가질 수 없으므로 실제로 응답이 무엇인지 알고 싶어했습니다.

전달 함수의 형식은 다음과 같습니다.

VoVin=s2+as+ω02s2+bs+ω02

방정식에서 예측 한대로 LF & HF 게인이 1이된다는 것이 명백한 커패시터를 정신적으로 제거하거나 단락시켜 약간의 검사를 수행 할 수 있습니다.


좋아, 여기에 간다 :

약간 단순화하기 위해 R17 대 R18의 비율이 중요하다고 생각할 수 있으므로 k (401.6)라고 부릅니다. 따라서 R18을 R로 바꾸면 R17을 kR로 바꿀 수 있습니다. 또한 C1과 C5가 같으므로 C라고 부를 수 있습니다. 또한 s = j 넣는 것이 더 깨끗합니다 (그리고 우리는 Laplace 변환을 얻습니다).ω

R18, C5 C1 접점 Vx에서 전압을 호출하고 전류를 해당 노드에 합산합니다.

0−VxR+Vin−Vx1sC+Vout−Vx1sC=0

Vx.(1R+2sC)=(Vin+Vo).sC

Vx=(Vin+Vo).sC1R+2s씨

이제 U1의 반전 입력 전압은 Vin입니다 (회로가 안정된 경우!).이 노드에서 전류를 합하면 다음과 같습니다.

Vx−V나는엔1에스씨+V영형−V나는엔케이아르 자형=0

V영형=V나는엔.(1+에스케이아르 자형씨)−V엑스에스케이아르 자형씨

Vx를 대체하면 다음과 같은 결과가 나타납니다.

V영형V나는엔=1+에스케이아르 자형씨−에스2케이아르 자형2씨21+2에스아르 자형씨1+에스2케이아르 자형2씨21+2에스아르 자형씨

V영형V나는엔=에스2+에스.2+케이케이아르 자형씨+1케이아르 자형2씨2에스2+에스.2케이아르 자형씨+1케이아르 자형2씨2

(이 도표는 Telaclavo의 그래프와 정확히 일치합니다.)

이제 고유 주파수가 다음과 같이 주어짐을 알 수 있습니다.

ω0=1아르 자형씨케이에프0

에스2+ω02=0

지미디엄ㅏ엑스=2+케이2=201.8

시간 영역에 대해서는 라플라스 변환이 있으므로 임펄스 응답을 얻기 위해 역으로 할 수 있습니다. 전통적인 교과서 스타일에서 나는 이것이 학생을위한 연습으로 남겨 졌다고 간단히 말할 것이다.


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등가 회로 :

등가 회로

Vx 및 Vi를 정의한 두 노드에 KCL을 적용하십시오. 이 두 개의 등식으로 Vo를 구하십시오. AC 응답에 대해 VGND = 0으로 설정하십시오. 자세한 내용은 여기를 참조 하십시오 .

결과 : H (s) = Vo (s) / Vi (s)의 주파수 응답은

주파수 응답

피크는 14.5kHz이며, 게인은 202입니다.


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전달 기능을 도출하기 위해 단계별로 증명을 보여 주면 확인 표시를 드리겠습니다.
— CyberMen

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@CyberMen 그런 다음 질문 제목을 변경하고 방정식 시스템을 푸는 방법에 대한 도움을 요청하십시오.
— Telaclavo
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