真正,非常低频滤波器的采购零件


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我正在做一个有几个深奥要求的项目,特别是对于0.1 Hz(由于零件可用性的限制,实际上是0.07 Hz)高通滤波器(在数据采集系统中)。

现在,我使用的是22uF的薄膜帽和100K电阻,整个过程运行良好。但是,薄膜盖很大(1.240“ L x 0.532” W),并且最终的PCB确实很大(有很多通道)。
我真的不想将滤波器中的R调得过高,因为它要运入运算放大器。使用现有系统(OP27,需要非常低的1 / f拐点),+-10nA偏置电流,您将获得1010-9一个100000Ω=0.001V 或1mV的偏置电流(由于偏置电流)。

WIMA曾经制造过一些紧凑的22uF 16V薄膜盖,但它们已经过冷加工,没有替代品。

不幸的是,该应用程序有点极端。瓶盖必须能够承受极低的温度和坚硬的真空,我认为这意味着电解液已经耗尽。

是否有人制造大型低压薄膜盖(问题电压为+ -5V,没什么大不了的)?另外,有人知道真空中电解的效果如何?


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带宽是多少?0.1Hz以下要求的滚降是多少,允许通带纹波是多少?
stevenvh 2011年

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低温+硬真空=太空应用程序?
stevenvh 2011年

@stevenvh-平流层/中层,等等...
康纳·沃尔夫,

所需的滚降是6db / octave或更好,并不重要。允许的通带纹波尽可能小。
康纳·沃尔夫,

Answers:


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我会忘记模拟技术并使用DSP。在0.1 Hz时,几乎可以使用任何MCU,但是我会使用dsPIC,因为我具有MDS dsPIC滤波器设计实用程序。它实际上是为我编写代码。它会更便宜,更小并且可以在真空中运行而没有任何问题。


当转折频率非常接近零时,除非您降低采样率,否则您可能会遇到双二阶系数带来的重大精度问题。
标记

不是可行的选择。我们正在查看一个非常小的目标交流信号,并将其调制为一个非常大的(缓慢变化的)直流信号。高通后增益为100-1000,使信号足够大,足以供数据采集系统处理。
康纳·沃尔夫,

基本上,我需要过滤器才能让我在过滤器输出上执行DSP任务。
康纳·沃尔夫,

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为什么必须要有胶卷盖?为什么不陶瓷?我不是真空方面的专家,但我认为他们应该能够处理得很好。

根据我的计算,您仅需要16 kF和100kΩ的电阻即可获得100 mHz的衰减。在任何情况下,都应使用具有良好电介质的10 µF 20V陶瓷并联。在其电压范围的一小部分上使用它们可以使电容合理地保持恒定。


它实际上是0.07234 Hz的滤波器。设计规格为0.1 Hz,但可用的薄膜盖将其降至10uF或22uF。
康纳·沃尔夫,

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@Fake:上限不是那么准确。您不可能将滚降频率固定为4位数!您的两个值仅相隔1/2八度,这两种方法都不会改变答案。那么,有什么理由不能使用陶瓷盖吗?它们将小而便宜。
奥林·拉斯洛普

我真的应该在频率前面加上“〜”。只是扫一扫以确认过滤器的工作是永远的。我不想以任何精度来测量膝盖。这将需要几个小时!
康纳·沃尔夫,

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为何不使用RC高通滤波器,而不是使用RC高通滤波器-而不是使用实际电感器,而是使用电感陀螺仪。您可以使用有源组件(以及几个更小的电容器)来模拟接地的大型电感器,从而为您提供低频截止点,这将为您节省很多电路板空间,并避免其他使用大电容器的问题。这是关于回旋器的一些说明。

编辑:是回转器RL滤波器设计,其截止频率为0.1 Hz,使用2个运算放大器,电阻器和0.1uF电容器来模拟1000 H电感器。回转器的设计是基于一个在这里由吉姆·汤普森。


嗯 回转器低通和RC低通之间的功能区别是什么?
康纳·沃尔夫,

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@Fake名称高通或低通,只要输入信号在回旋器中使用的运算放大器的带宽和输入电压范围内,就基本上没有太大的功能差异。模拟电感器不能存储能量或创建反电动势,但是对于滤波器,这并不是真正的问题。
Bitrex

要制作回转器低通滤波器,需要一个浮动回转器或一个“功能相关的负电阻器”。实际上,制作高通滤波​​器的元件较少,因为模拟电感器已接地。
Bitrex

@Fake Name乍一看,我之前发布的回转器电路可能不是过滤1 / f噪声的最佳解决方案-它适用于小信号,但幅度大,非常低的频率脉冲会导致U2滑轨,并且滤波器不会行为不正常。必须根据最大输入电压偏移来调整组件值。
Bitrex

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许多EKG和EEG机器都具有“非常小的目标AC信号,调制为非常大的(缓慢)变量”不需要的近DC信号-“基线漂移”。由于心跳可以降低至40 Hz,因此我们通常希望线性相位高通将所有低于0.5 Hz的信号都切断。 b

也许您可以使用与高通滤波器相同的技术:

  • 伺服环路:它们不是使用信号通过高通无源RC滤波器的电容器,而是使用集成了DC分量并从信号中减去它的有源滤波器(“伺服环路”)。甲有源低通滤波器以某种方式调整主信号链,以产生高通效应。我的理解是,这种方法可以扩展到极高的电阻-例如10 MOhm和1 uF,以获得大约0.015 Hz的高通转折频率-却没有这种高电阻值通常引起的噪声。

  • 数字过滤:有人说基线漂移在软件中比在硬件中更容易过滤掉。a b c

的iMac工程的人声称,他们有0.03 Hz的hipass转角频率。(请参见“高通滤波器仿真”页面-如何直接链接到该页面?)

INA322数据表图9“医疗应用的简化ECG电路”中使用伺服环路驱动REF输入以产生高通效果。

INA333数据表的图37具有另一个伺服环路。

AD8420数据表的图69还提供了另一个伺服环路:0.5 Hz高通。

AD8295数据手册的图70还提供了另一个伺服环路。

充分利用仪表放大器设计的图5” ”的有另一个伺服环路。

Matthew Shieh 的ECG原型还有另一个伺服回路。


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爱普科斯(EPCOS)在其网站上列出了金属化聚丙烯膜(MKP / MFP)系列电容器。Digikey拥有高达110µF的电容器!


我知道这些。但是,它们非常大-PC引脚之间的22uF为37.5毫米,这是我所拥有的问题。
康纳·沃尔夫,
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