LTspice高通滤波器仿真与实测差异解析:问题原因和解决方案详细分析
0 2023-12-04

对于模拟电路,一般都是先仿真看看效果,然后再打样,可以避免出现一些显而易见的问题,提高成功率。

最近测试的电路里有一个简单的高通滤波器,发现仿真与实测效果有个很严重的差异。因为如果我能预先知道它,电路就会有应对措施来避免它了。图1LTspice滤波器的仿真结果,蓝色波形为滤波器的输出,可以看到,它是单极性的,即0~-1V。而不是双极性,正负电压都有。这样我就可以放心大胆地在后面加一个比如反相放大器,输出变成了0~1V,交给ADC采集。因为一般ADC输入引脚的电压范围基本只包含正电压,绝不能超出绝对额定最大值范围工作,参见图2

1 LTspice高通滤波器仿真结果

2 ADC的模拟输入绝对最大值范围

而实测结果却是双极性的,也就是输入到ADC信号包含负电压,已经超过绝对额定最大值范围了。那么问题到底出在哪里呢?难道是仿真软件出问题了。当然这个怀疑其实应该最快排除掉,因为基本器件仿真,各个仿真软件结果应该都是一样的,毕竟基本的电路分析方法都是一样的。但我还是用Tina试了试,一样的仿真条件,结果基本是一样的,还是跟实测结果不一样。

3 Tina测试电路与输入波形

4 Tina高通滤波器仿真结果

那么问题到底出在哪里呢?网上查资料发现可能是仿真时间不够长的原因。加长仿真时间后,果然与实测结果一样了,即单极输出经过高通滤波器后,变成了双极性。参见图5和图6

5 延长仿真时间后LTspice的仿真结果

6 延长仿真时间后Tina的仿真结果

经此得到的重要启发是:以后时域仿真,特别是包含电容充放电的电路,一定要延长仿真时间,否则看不到事物全貌,很可能与实测结果不符。至于它的原理,虽然我知道跟RC电路的充放电时间有关,但暂时还没想明白……


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