Pregunta de diseño de circuito: filtro de paso bajo

Un filtro Butterworth de paso bajo de segundo orden, como se ha mostrado, tendrá una respuesta de frecuencia similar a la que se muestra a continuación en la traza 2: -

Entonces, si 500 Hz se vuelve a normalizar para que coincida con "1" a lo largo del eje x, verá que a 5000 Hz, la atenuación es de 40 dB hacia abajo y por debajo de 500 Hz es bastante plana hasta CC (pero con alguna ganancia dictada por R3 y R4 en su circuito).

En la especificación dice "Las señales deben atenuarse al menos 80 dB en relación con la frecuencia de diferencia de 400 Hz", pero no estoy seguro de lo que esto significa.

Ciertamente no se aplica a un filtro de segundo orden como dibujó en su pregunta. Podría significar que a 900 Hz (500 Hz más 400 Hz) la atenuación debe ser de al menos 80 dB y, si ese es el caso, se requeriría un filtro Butterworth de quinto orden.

Incluso podría implicar que lo que desea es un filtro de banda de paso con una atenuación de 80 dB (o más) a 400 Hz a cada lado del centro a 500 Hz.

Pero, al final del día, depende de usted comprender la especificación completa que se le proporciona, así que tal vez publique un poco más.

La especificación es un poco confusa (debido al término "frecuencia de diferencia"). Sería mucho mejor decir: "La atenuación mínima a (XXX) Hz debe ser de al menos (YY) dB.

Sin embargo, independientemente de este punto (y también del orden de filtro requerido), me temo que nunca obtendrá una atenuación de 80 dB utilizando ESTA topología (Sallen-Key). La razón es la siguiente: es un efecto conocido que todas las etapas de paso bajo de Sallen-Key sufren de alimentación de señal directa.

Eso significa: la acción de filtrado deseada se ve muy perturbada en la región de la banda de parada porque una parte no deseada de la señal de entrada se acopla directamente a la salida a través del condensador de retroalimentación C1. Por lo tanto, se produce una porción de señal correspondiente a través de la resistencia finita de salida del opamp. En muchos casos, este efecto limita la atenuación de la banda suprimida a un nivel de aplicación. (-40...-50) dB solamente.

La banda de parada está arruinada, no solo por C1 sino por el colapso de la ganancia del OpAmp en las frecuencias más altas. Y el Zout altísimo del OpAmp por encima del ancho de banda de UnityGain.

Incluya algunos filtros de paso bajo R+C discretos dispersos en medio de las etapas de filtro activo de alto orden, de modo que los pasivos R+C puedan hacerse cargo de la atenuación de las frecuencias más altas.