Il design standard di Sallen-Key presuppone l'utilizzo di opamp perfetti.
Un LM324 è piuttosto lento come vanno gli opamp, sono sorpreso che mostra che il filtro funziona bene.
Esegui qualche altra simulazione, modificando il tipo di opamp che usi. Usa un opamp più veloce, uno più lento e perfetto. Non conosco LTSpice in modo specifico, ma la maggior parte dei simulatori ha un opamp generico su cui è possibile impostare i parametri o, in mancanza, solo un blocco sorgente di tensione su cui è possibile impostare un alto guadagno.
Quello che sta succedendo è che lo sfasamento crescente non modellato dell'amplificatore sta cambiando la risposta ideale dei componenti del filtro.
Non è davvero una buona idea provare a "predistortare" il design del Sallen-Key per compensare la velocità dell'amplificatore alla frequenza del problema a 1MHz in cui la risposta aumenta. In primo luogo, con questi valori e amplificatori di componenti, la banda passante e la banda di transizione sono corrette. In secondo luogo, il limite di larghezza di banda di opamp non è ben controllato, quindi potrebbe essere leggermente diverso con ogni nuova build.
Esistono due modi per migliorare la risposta del filtro. Il primo è usare opamp più veloci. Tuttavia, ciò tende solo a sollevare il problema in frequenza anziché eliminarlo totalmente. L'uso di opamp più veloci del necessario causa anche altri problemi. Opamp lenti ti permettono di cavartela con layout errato o disaccoppiamento, opamp rapidi ti puniscono con instabilità.
Il secondo modo per gestire un urto nella banda di arresto, se per te è importante la continua attenuazione profonda della banda di arresto, è quello di utilizzare un filtro di "copertura" passivo di basso ordine, nel tuo caso tagliando intorno a 300kHz.
EDIT ben fatto per esplorare le simulazioni con altre scelte di amplificatore.
1) Con l'opamp ideale. La banda passante e la banda di transizione sembrano piuttosto ideali.
Cos'è quella piccola ruga a 650 MHz? Controlla l'ampiezza, è sotto la linea -640dB. Ora, secondo le mie somme, i real a 64 bit finiscono il vapore a 16 cifre decimali ~ 320 dB. Mi sarei aspettato di vedere solo spazzatura e rumore al di sotto di -320 dB. Ma forse l'indizio sta nel fatto che 640 = 2x 320. LTSpice usa reali a 128 bit? In tal caso, non crederei a nulla al di sotto di -640 dB, proprio come durante la programmazione, non ti aspetteresti che un test if (float == 0.0) funzioni in modo coerente.
Il rumore termico è al livello di -174 dBm. Un PA da 1kW ha una potenza di + 60 dBm. Questa è una gamma dinamica di 234 dB.
Cosa sta succedendo a 650MHz? Spice non ha / non dovrebbe avere la precisione per rappresentarlo, e il mondo dell'audio non può iniziare a usare quella gamma dinamica apparente. Penso che possiamo ignorarlo.
Ciò illustra sia la forza che la debolezza dell'utilizzo di dB per l'asse y. Forza: consente di rappresentare in modo compatto intervalli dinamici colossali. Debolezza: se non stai attento e tieni d'occhio il significato delle figure, puoi attirare la tua attenzione su alcuni dettagli irrilevanti nel rumore.
2) Con il livello di impedenza aumentato.
Buona cattura da LvW e la sua analisi che feedforward dal piccolo condensatore stava arrivando direttamente sull'uscita. Ciò mostra un'altra non idealità degli opamp, la loro impedenza di uscita finita. Il risultato migliore con le impedenze più elevate mostra che questa è una causa che contribuisce.
Qui non sono d'accordo sul fatto che un opamp più veloce non sarebbe d'aiuto. Tipicamente, l'impedenza di uscita di un opamp viene mantenuta su una larghezza di banda più ampia con un opamp più veloce. Mentre le curve di impedenza di uscita sono presentate raramente per amplificatori di tipo LM324 a bassa frequenza, è comune per gli amplificatori di classe video e tendono ad essere piatte a una frequenza sorprendentemente bassa, quindi iniziano a salire a 6 dB per ottava, poiché il circuito chiuso si esaurisce .
Naturalmente un opamp più veloce non curare il problema, sarà ancora corto di un'uscita rigida ad una certa frequenza, ma spingerà il problema ad una frequenza più alta, che rende più facile per un filtro copertura a manico.
Brian ha rilevato che un filtro di ordine strano era vantaggioso a causa del polo reale. Quando esegui una sezione Sallen-Key del 3 ° ordine, c'è una vera sezione RC all'ingresso, che fornirà un'attenuazione di 6dB nella banda di arresto lontana, indipendentemente dall'opamp.
Ulteriori richieste di trama
a) un diagramma sullo stesso grafico del 6 ° ordine originale e un nuovo filtro del 7 ° ordine, usando LM324 con i componenti originali del filtro di impedenza. Questo per vedere come un singolo RC reale migliora l'ascensore a 1MHz.
b) un grafico sullo stesso grafico della curva per LM324 con i componenti a impedenza maggiore e la curva per l'opamp "ideale", solo fino a 10 MHz. Questo per vedere quanto c'è ancora da guadagnare da un migliore opamp, avendo migliorato il livello di impedenza.
c) il mio amplificatore 'go to' per il lavoro audio è l'OP275. LTSpice dovrebbe avere un modello per questo. Sarebbe interessante vedere LM324 vs OP275 con componenti di impedenza originali sullo stesso grafico.
Schizzi di layout - per la comunicazione solo perché non riesco a inserire gli schizzi nei commenti, illustrando sia il modo in cui Rs e C sono configurati in una sezione del terzo ordine, sia il modo in cui un buffer potrebbe essere inserito nel feedback (qualcosa che non suggerirei per un progetto reale , solo per un esperimento interessante)
simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab
