Diseño de filtro pasivo con carga de entrada

Debido a la interacción entre los diferentes componentes en un filtro RLC, determinar empíricamente los valores LC de la etapa agregada en LTSpice es probablemente la forma más rápida si no se puede cambiar el Filtro 1.

Si puede cambiar los valores del Filtro 1, puede crear un filtro de libro de texto. En la siguiente simulación SPICE, muestro su filtro original y dos filtros de libros de texto (menos las resistencias de pérdida) en una configuración Butterworth y Chebychev de 2dB. Con resistencias de pérdida de cableado e inductor añadidas, la pendiente del filtro no será tan buena.

Estoy usando un programa de filtro personalizado que se basa en "Diseño de filtro moderno simplificado" de Philip R. Geffe. Este es mi libro favorito sobre filtros RLC ya que tiene una discusión fácil de entender sobre cómo funcionan los filtros RLC, algo que muchos libros de filtros evitan. Este libro se puede encontrar en bibliotecas técnicas universitarias.

No puede simplemente colocar filtros en cascada y esperar que la respuesta sean las respuestas individuales multiplicadas juntas. Si puede, agregar búferes de ganancia unitaria de amplificador operacional entre secciones le permitirá diseñar de esta manera y, por lo general, no cuesta mucho. Sin embargo, si no puede alternar entre las secciones, el consejo de su compañero de trabajo es bueno y el más práctico. Sabes por el circuito que la respuesta actual tiene cinco polos. Agregar una sección rc le dará otra, o una sección rlc le dará dos más. En general, las posiciones de privilegio dependerán de cada parte del circuito, por lo que no es práctico tratar de diseñar desde los primeros principios.

Prueba esto:

para obtener esto:

Explicación: Mirando los valores de los componentes, lo que tienes actualmente (ignorando el pH de la inductancia y algunos ohmios de resistencia) parece un filtro con un elemento de derivación final de 1.2nF, precedido por una serie de 47uH y luego una derivación de 90pF. es decir:

Esto parecería limitarlo hasta que se dé cuenta de que C2 (90pF) es lo suficientemente pequeño como para tener una impedancia bastante alta, por lo que podemos ignorarlo para la síntesis y ver qué efecto tiene cuando simulamos el diseño final.

Así que tratemos de convertirlo en un filtro de terminación única Butterworth de cuarto orden:

del Manual de diseño de filtros electrónicos de Williams,

si queremos un corte de 400 kHz, entonces la C final de 1,2 nF corresponde a una impedancia de conducción de 500 ohmios. Este es entonces el prototipo:

y la aproximación aproximada es dividir el inductor de 314uH entre los 47uH existentes y 267uH adicionales. Esto ignora la derivación C de 90pF, pero no parece tener un gran efecto, pero estoy seguro de que hay espacio para la optimización.

Aquí está el simulador, es una aproximación bastante buena al Butterworth de cuarto orden en el que lo basé, y el efecto del C2 de 90pF que ignoramos al diseñarlo parece ser un pequeño bache en la reducción de alrededor de -50dB: