Выход фильтра нижних частот

У меня странная, но неприятная проблема. У меня есть инвертирующий фильтр нижних частот, как показано на рисунке ниже:

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Я хочу, чтобы эта схема действовала как схема RL, и в симуляциях она работает. Таким образом, при подаче 5 В на вход я ожидаю, что на выходе будет -7,12 В, за исключением того, что у меня его нет. Выходное напряжение сначала уменьшается, как и должно быть, но однажды оно останавливается на уровне -4,3 В или около того и уменьшается медленно, но когда я говорю медленно, я имею в виду 0,001 В каждую секунду, так что это даже не примечательно. Когда я удаляю конденсатор, все в порядке, я получаю -7,12 В, поэтому я полагаю, что проблема как-то связана с конденсатором.

Кто-нибудь сталкивался с подобной проблемой или знает, что происходит?

Спасибо!

как выглядят напряжения питания TL081?
Они +/-15В, если ты это имеешь в виду. В этом нет ничего необычного. Кстати, я использую не TL081, а LM741, я
Частота оборота вашего фильтра составляет 15 мГц. На практике он не пропускает ничего, кроме постоянного тока, и даже тогда постоянная времени огромна, десять минут или около того, а следовательно, и время его установления. Это действительно та частота, к которой вы стремитесь?
Да, это. Схема должна эмулировать магнит с очень маленькими R и L, несколькими мОм и мГн.
@MarkoP Я предполагаю, что вы используете поляризованный конденсатор (например, танталовый или электролитический), который, вероятно, выпрямляет. Если да, используйте неполяризованную кепку.
@ user5108_Dan Да, я использую поляризованный. Я также думал об использовании не поляризованного. Спасибо за предложение.
@ user5108_Dan Единственная проблема в том, что мне нужен неполяризованный конденсатор на 470 мкФ, который, я считаю, огромен.
@MarkoP Поскольку это помечено как ответ, я полагаю, что проблема решена. На всякий случай, если у вас все еще есть проблемы, я видел инженеров, которым требовались очень большие значения конденсатора в этой ситуации, которые использовали пару последовательно соединенных поляризованных конденсаторов с положительными концами, связанными вместе. Конечно, 2 колпачка должны быть в два раза больше, но это мешает их выпрямлению.
@ user5108_Dan Это более или менее решено. Я заменил операционный усилитель и использовал несколько неполяризованных конденсаторов SMD. Есть еще один косяк. Когда на вход подается 5 В, моя постоянная времени кажется неверной. Должно быть R2*C, но мне кажется, что конденсатор заряжается быстрее. При разрядке с 0 В постоянная времени кажется правильной. Есть идеи по этому поводу?

Ответы (1)

Я думаю, что у вас есть две проблемы здесь:

  • Ваш выбор операционного усилителя:

Боинг 741 древний и имеет очень плохие характеристики по сравнению с современными деталями. В частности, входное сопротивление составляет 300 кОм в худшем случае. Это примерно соответствует выходному сопротивлению вашего делителя напряжения на отрицательной входной клемме. Это, наряду с входным током смещения, приведет к возникновению огромной ошибки напряжения.

Средство: уменьшите R1 и R2 в 10 раз (или около того) и соответствующим образом отрегулируйте C1. Или используйте лучший операционный усилитель.

  • Ток утечки конденсатора:

Если вы использовали электролитический конденсатор для C1, всегда будет некоторый ток утечки. Вы можете думать об этой утечке как о резисторе, параллельном C1. Насколько высока эта утечка, зависит от конденсатора, но она может быть на удивление мала.

Теперь взгляните на вашу схему: R2 имеет относительно высокое значение, и выходное напряжение напрямую определяется им: Что произойдет, если вы подключите параллельно ему второй (имитирующий утечку) резистор: Общее сопротивление от выхода к инвертирующему вход упадет, как и усиление. Вы получите более низкое напряжение на выходе. Так же, как вы измерили.

Опять же, средство состоит в замене деталей: используйте конденсатор с очень низкой гарантированной утечкой или используйте тип конденсатора (пленочный), который имеет незначительную утечку, и используйте схему умножения емкости, чтобы масштабировать его до желаемого значения.

Спасибо за ответ! Я, конечно, могу изменить операционный усилитель, но что бы вы мне порекомендовали? Изменение R1 и R2 было бы немного сложнее, потому что тогда мой C1 увеличится, и иногда он может составлять 2 мФ, и я действительно не хочу что-то такое большое на моей плате. Я использую электролитические конденсаторы, и они могут получить бит. Даже сейчас мне иногда приходится монтировать 2-3 конденсатора, чтобы получить желаемое значение C1. Проблема в том, что это часть более крупной схемы, примерно такой, как показано ниже: imgur.com/zb8tHHb На самом деле там больше резисторов R2 и переключатель между цепью обратной связи и инвертирующим операционным усилителем.
Кроме того, может быть, мне нужно разрядить конденсатор?
Выход фильтра нижних частот
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v