關於喇叭/耳機保護器前端的低通濾波器
發表於 : 週四 10月 21, 2004 3:16 am
失眠,剛好該死的cable modem通了,來post一下喇叭/耳機保護器模擬的結果與結論與大家分享:)
早先飛船老師提出使用高階低通濾波器的計畫,事實上我私下計畫也打算用3或4階的低通濾波器來濾出直流。我打的如意算盤是截止點高,或許遇到放大器故障時能夠有更快的反應速度.....
模擬得到的結論,可能不需要高階低通濾波器濾出直流,甚至一階表現在某些考量下相對最佳!
原因可能是高階濾波器的相位延遲:x
計畫上是使用傳統的電壓偵測電路,三個晶體型的(2NPN+1PNP),約+-0.3~0.4V時開始動作。前端使用OPA將輸入的電壓放大15倍,目標是20mV直流存在時,能夠輸出0.3V使保護器啟動。由於要保護的對象是一個輸入電壓達到5Vrms時會燒毀的耳機,因此在輸入保護器為20Hz/14.14Vpp弦波訊號時,需衰減到0.6Vpp,也就是20Hz經過濾波器後要變為-27.5dB,計算方便取-30dB。
計算下,使用一階低通濾波器時需要將截止頻率設定為0.625Hz, 二階時約3.557Hz, 三階時6.325Hz.....
以一個20mV的步階訊號餵給Laplace函數,模擬放大器突然失靈放出持續直流時,一階濾波器達到開啟後段保護電路的時間,約要1.4秒,二階以上大約是0.2秒以內啟動保護器。
但是當步階訊號增大,高階濾波器優勢逐漸消失,直到輸入步階訊號為300mV時,一階與二階達到相同反應時間,約0.03秒濾波器的輸出便能夠推動後面的線路。
300mV以上,一階勝出....
由於一些原因,放大器輸出20mV的直流而言,1~2秒應該還損壞不了耳機或喇叭;如果是那種放大器故障,瞬間輸出衝到VDD/VSS的情況而言,一階濾波器反而反應較快。
因此,我在自己用的耳機保護器中,應該是會僅使用一階的濾波器濾出直流,省事
本來還在為找尋低offset,又廉價的運算放大器煩惱說
雖然是自己用,如果需要用上一排OP07等不便宜的OPA,也是夠麻煩的了。
早先飛船老師提出使用高階低通濾波器的計畫,事實上我私下計畫也打算用3或4階的低通濾波器來濾出直流。我打的如意算盤是截止點高,或許遇到放大器故障時能夠有更快的反應速度.....
模擬得到的結論,可能不需要高階低通濾波器濾出直流,甚至一階表現在某些考量下相對最佳!
原因可能是高階濾波器的相位延遲:x
計畫上是使用傳統的電壓偵測電路,三個晶體型的(2NPN+1PNP),約+-0.3~0.4V時開始動作。前端使用OPA將輸入的電壓放大15倍,目標是20mV直流存在時,能夠輸出0.3V使保護器啟動。由於要保護的對象是一個輸入電壓達到5Vrms時會燒毀的耳機,因此在輸入保護器為20Hz/14.14Vpp弦波訊號時,需衰減到0.6Vpp,也就是20Hz經過濾波器後要變為-27.5dB,計算方便取-30dB。
計算下,使用一階低通濾波器時需要將截止頻率設定為0.625Hz, 二階時約3.557Hz, 三階時6.325Hz.....
以一個20mV的步階訊號餵給Laplace函數,模擬放大器突然失靈放出持續直流時,一階濾波器達到開啟後段保護電路的時間,約要1.4秒,二階以上大約是0.2秒以內啟動保護器。
但是當步階訊號增大,高階濾波器優勢逐漸消失,直到輸入步階訊號為300mV時,一階與二階達到相同反應時間,約0.03秒濾波器的輸出便能夠推動後面的線路。
300mV以上,一階勝出....
由於一些原因,放大器輸出20mV的直流而言,1~2秒應該還損壞不了耳機或喇叭;如果是那種放大器故障,瞬間輸出衝到VDD/VSS的情況而言,一階濾波器反而反應較快。
因此,我在自己用的耳機保護器中,應該是會僅使用一階的濾波器濾出直流,省事
本來還在為找尋低offset,又廉價的運算放大器煩惱說
雖然是自己用,如果需要用上一排OP07等不便宜的OPA,也是夠麻煩的了。