L'amplificatore operazionale in un filtro Sallen-Key dovrebbe essere un buffer a guadagno unitario.Il tuo ha un guadagno di +3, quindi non sorprende che oscilli. Wikipedia parla di questo.

Se hai bisogno di così tanto guadagno, devi farlo altrove.

C'è anche il rapporto sull'applicazione di Texas Instruments Analysis of the Sallen Key Filter che spiega perché il guadagno di 3 o più sarà un problema.Per essere precisi, Pg.No 5.

Sebbene sia possibile progettare un filtro Sallen Key con un guadagno superiore all'unità, questo è piuttosto raro per una ragione.Qualsiasi guadagno in esso introduce un feedback positivo nella struttura e la porta all'instabilità.Soprattutto quando si prendono in considerazione i poli stessi degli amplificatori.

L'OPA177 ha una larghezza di banda di guadagno di ~ 600kHz, con un guadagno di 3 hai un polo non rappresentato a ~ 200kHz nel tuo stadio Salen-Key, abbastanza vicino alla frequenza di oscillazione che stai osservando.

Riduci il guadagno in quella fase al massimo a 1,5 e ricalcola gli elementi del filtro.Puoi iniziare rimuovendo R8 (impostando così il guadagno su unità) e testare ciò che ottieni.

Il fatto che il tuo circuito oscilli a una frequenza così alta suggerisce fortemente che hai problemi di messa a terra / disaccoppiamento.JRE ha commentato che è necessario un solido piano di massa e sono d'accordo.Certo, questo significa che dovrai essere creativo sul routing -Vcc.Inoltre, i tuoi schemi non includono i cappucci di disaccoppiamento che sono stati chiaramente utilizzati.Aggiorna per mostrare ciò che hai effettivamente utilizzato.

Supponi di avere 60 Hz a 1 ampere (377 amp / secondo), a 1 metro di distanza dal tuo PCB. Assumi il tuo PCB come loop di 1 cm ^ 2 all'ingresso. Quante interferenze raccoglierai?

  V = 2e-7 * Area / Distanza * dI / dT
  = 2e-7 * (1 cm * 1 cm) / 1 metro * 377
  = 2e-7 * 1e-4 * 377
  = 1e-11 * 800
  = circa 8 nanoVolt.
 

• Se la distanza è più vicina, ottieni più spazzatura.

• Se l'area del PCB, o l'area del cablaggio differenziale, è maggiore, si ottiene più spazzatura.

• Se il 60 Hz ha picchi di corrente dai diodi raddrizzatori (di solito vicino ai picchi delle onde sinusoidali), si ottiene più spazzatura.

• Se la corrente proviene da uno switch-reg in mattoni neri, dI / dT è facilmente 1000 volte più veloce e ottieni più spazzatura.

Quali sono i gradi di libertà, per ridurre Vinduce e / o ridurre i rischi?

1. assicurati che tutti i cavi di alimentazione abbiano i fili caldo e di ritorno molto vicini (poiché i cavi di alimentazione sono fatti) e che i fili caldo / ritorno siano a doppini intrecciati

2. hanno un filtro di sovratensione in ingresso su tutti gli alimentatori a 60 Hz, quindi i picchi del diodo raddrizzatore non sono 10 amp/10 microsecondi ma più simili a 10 amp / 1 millisecondo.

3. hanno una schermatura in acciaio (acciaio zincato sottile) attorno a tutte le alimentazioni di commutazione

4. Disponi il tuo PCB con +/- tracce distanti solo 10mil

5. ora parliamo di quei pad conduttivi del sensore della pelle e del cablaggio: enormemente vulnerabili ai campi magnetici e ai campi elettrici - è un mondo difficile.

Notare che il livello calcolato è 8 nV a 60 Hz. Per una configurazione che ha il cavo di alimentazione CALDO a una distanza infinita dal cavo di alimentazione di RITORNO. I normali cavi di alimentazione hanno il punto caldo vicino (a 2 mm di distanza) dal filo di RITORNO, quindi aspettati un'altra riduzione di 10: 1 o 100: 1. Questo è il motivo per cui gli audiofili di fascia alta utilizzano cavi di alimentazione speciali, quando i loro amplificatori di potenza assorbono picchi di 100 amp, con brutti e veloci picchi di corrente che attivano i diodi.

A proposito, la formula iniziale proviene da

Vinduce = [MUo * MUr * Area / (2 * pi * Distance)] / dI / dT

in questa topologia

^{simula questo circuito - Schema creato utilizzando CircuitLab}

Un altro rischio sono i binari VDD CONDIVISI.Da bambino, ho costruito (non ho detto "progettato", ma costruito) numerosi amplificatori accoppiati AC bipolari discreti a 6 stadi che OSCILLAvano UNTIL Ho imparato a usare una mentalità di filtraggio TREE per i binari.

L'OPA177 ha un PSRR eccellente in DC, ma a 100Hz è di circa 80dB, ea 1MHz sarà solo ZERO DB (1: 1).

Quindi il trash VDD a 1MHz non verrà attenuato rispetto all'ingresso.Tuttavia, il tuo livello di guadagno 100X non ha limitazioni di larghezza di banda.

E lo stadio del filtro operazionale non avrà alcun controllo sulla sua uscita alle alte frequenze, e la spazzatura VDD arriverà direttamente attraverso).

Un'ulteriore attività di progettazione è l'albero VDD (in realtà due alberi VDD).

^{simula questo circuito - Schema creato utilizzando CircuitLab}