Después de consultar con especialistas en la materia, programadores de deferentes ramas y maestros dimos con la solución a la pregunta y la compartimos en esta publicación.
Solución:
Lo que usted llama “normal” es un filtro RC simple de dos etapas con muy mala selectividad (solo dos polos reales). A diferencia de. la topología de Sallen-Key es capaz de producir una respuesta de paso bajo de segundo orden con una selectividad mucho mejor (Qp de polo superior) y varias aproximaciones posibles (Butterworth, Chebyshev, Thomson-Bessel,…).
Sin embargo, hay una gran desventaja de la estructura Sallen-Key, si se compara con otras topologías de filtros activos (retroalimentación múltiple, filtros GIC, variable de estado,…): hay una ruta directa (en su ejemplo: C4 ) de la red de entrada a la salida opamp.
Eso significa: para frecuencias mucho más grandes que la frecuencia de corte, el voltaje de salida del opamp es, como se desea, muy bajo. Sin embargo, hay una señal que llega directamente a través de la ruta C4 que crea una señal de salida en la resistencia de salida finita del opamp. ¡Y esta resistencia aumenta con la frecuencia!
Como consecuencia, las características de amortiguación de este filtro no son tan buenas como deberían/podrían ser. Y eso es lo que ha observado: la magnitud muestra una característica ascendente para frecuencias más grandes. (Esta degradación de amortiguamiento no deseada no es causada por limitaciones del producto ganancia-ancho de banda).
Mejora: la situación se puede mejorar escalando los valores de las piezas: condensadores más pequeños y valores de resistencia más grandes.
comentario 1: Esta propiedad no deseada de cualquier circuito opamp con un capacitor de retroalimentación (entre los circuitos de salida y entrada) también se puede observar para el integrador clásico de MILLER.
Comentario 2: Entonces, ¿hay alguna ventaja que tengan los filtros Sallen-Key en comparación con otras estructuras de filtros activos? Sí hay. Comparemos las dos topologías más utilizadas:
(1) Sallen-Key tiene cifras de “sensibilidad activa” muy bajas (sensibilidad frente a no idealidades opamp) y cifras de “sensibilidad pasiva” bastante altas (sensibilidad frente a tolerancias pasivas).
(2) Filtros de retroalimentación múltiple (MF): Cifras de “sensibilidad activa” alta y “sensibilidad pasiva” baja.
Ambas sensibilidades son propiedades bastante importantes de todos los filtros porque determinan las desviaciones entre la respuesta del filtro deseada y la real (en condiciones IDEALES, todos los tipos de filtro tendrían propiedades de rendimiento idénticas).
En frecuencias realmente altas, como superiores a UnityGainBandWidth, el opamp ha perdido el control de su Vout. Observe cómo este paso bajo monopolar inversor tiene una respuesta NO INVERSORA a los pulsos de entrada rápidos. El Cfeedback permite que la carga de entrada aparezca directamente en la salida.
Aquí está el circuito y los parámetros OpAmp:
La única razón por la que el BODE (segunda captura de pantalla) tiene atenuación a frecuencias más altas es que ‘CL’ 15pF forma LowPass con las 2 resistencias en VirtualGround.
[ If you want better High Freq attenuation, install 470pF cap to ground at middle of the 2 input resistors.]
Te divertirás editando la ROUT de los amplificadores. Y habilitando ese capacitor de filtro de entrada. Y editando ese 15pF Cload.
Este ejemplo es uno de esos BUILTIN (no se necesita conocimiento de SPICE) para Signal Wave Explorer, que se puede descargar gratis desde robustcircuitdesign.com durante 19 días únicos de uso.
Y Walt Jung, de Analog Devices, discutió esta fragilidad de LPF hace décadas.
Aquí hay un ejemplo de Zout MEDIDO de un amplificador operacional (cerca de 500 MHz, parece 10 pF. 31 ohmios), para los modos Activo y Apagado:
Agradecemos que quieras añadir valor a nuestra información contribuyendo tu veteranía en las interpretaciones.