Sallen-Key filtras: grandinė, veikimas, pranašumai, trūkumai ir pritaikymas

Filtrai atlieka pagrindinį vaidmenį komunikacijos srityje, nes jie pašalina triukšmą ir padeda optimizuoti našumą. Filtrų pritaikymas telekomunikacijų sistemose skirsis nuo aukšto iki labai žemo dažnio. Telefono paslaugų kanalų pasirinkimas yra pagrindinė aukšto dažnio BPF užduotis; o duomenų gavimas priklauso nuo anti-aliasing LPF. Už atlikimą žemų dažnių filtras grandinė ir aktyvus žemųjų dažnių filtras, labai svarbu žinoti grandinės ribinį dažnį ir aukšto dažnio našumą kuriant aktyvųjį filtrą, pasyvųjį žemųjų dažnių filtrą ir RC žemųjų dažnių filtrą. Žemų dažnių filtrai, kurie atpažįstami tiesiog su aktyviais ir pasyviais komponentais, yra žinomi kaip aktyvūs žemųjų dažnių filtrai. Šiame straipsnyje pateikiama trumpa informacija apie Sallen-Key filtrą, grandinę ir jo programas.

Kas yra Sallen-Key filtras?

Populiariausia aktyvi antros eilės analoginio filtro topologija yra Sallen Key Filter, kuris dar vadinamas įtampos valdymo įtampos šaltiniu. Jie yra labai populiarūs, nes jų konfigūracija parodys, kad tai nelabai priklauso nuo operatyvinio stiprintuvo veikimo. Taip yra daugiausia dėl to, operacinis stiprintuvas yra prijungtas kaip stiprintuvas, kuris sumažina operacinio stiprintuvo stiprinimo dažnių juostos pločio poreikį. Sallen-Key filtras turi mažą komponentų sklaidą, didelę įėjimo varžą ir mažą išėjimo varžą, todėl galima prijungti įvairius filtrus be tarpinių buferių.

Sallen rakto filtro grandinė

Sallen raktų filtras yra elektroninė grandinė, naudojama nereikalingiems garso signalo dažniams filtruoti. Ši grandinė yra tiesiog sukurta su dviem rezistoriais, operatyviniu stiprintuvu ir dviem kondensatoriais, kurie sudaro grįžtamojo ryšio kilpą. Remiantis komponentų reikšmėmis, ši grandinė gali veikti kaip žemųjų dažnių filtras ir a aukšto dažnio filtras . Toliau aptariama Sallen rakto žemųjų dažnių filtro grandinė.

Sallen Key žemo dažnio filtras

„Sallen-Key LPF“ geresnis filtro veikimas gali būti pasiektas tinkamai parinkus RC komponentus. Pagrindinės šio filtro savybės: įtampos stiprinimas ir įtampos stiprinimo valdymas su stabiliu filtro veikimu. Žemiau parodyta „Sallen Key“ žemo dažnio filtro schema, skirta vieneto padidėjimui. Šioje grandinėje yra dvi RC filtrų sekcijos, efektyviai sujungtos nuosekliai; tačiau su pirmos pakopos kondensatorius įkraunamas per išvestį.

Bendroji perdavimo funkcija (T.F) antros eilės LPS yra

H(s) = Kω ² 0/S ² + (ω0/Q)S+ ω ² 0–– (1)

Kur:

„K“ yra stiprinimo koeficientas,

„ω0“ yra būdingas dažnis radianais/s.

„Q“ yra kokybės veiksnys.

S = jω.

Antros eilės Sallen-Key žemo dažnio filtro perdavimo funkcija gali būti parašyta ta pačia forma, kaip ir aukščiau pateikta bendroji lygtis.

H(s) = (K/ R1R2 C1C2)/ S ² +[( 1/R1+1/R2) 1/ C1 +(1- K/ R2C2]S + 1/ R1R2C1C2 ––(2)

Sulyginę aukščiau pateiktas dvi lygtis, galime gauti ribinio dažnio ir kokybės koeficiento lygtis.

Sallen rakto filtro lygties ribinis dažnis yra fc = 1/2π√ R1R2 C1C2.

Sallen rakto filtro „Q“ Q koeficientas yra √R1R2 C1C2 / R1C1+R2C1+ R1C2 (1-K).

Stiprinimo lygtis panaši į neinvertuojamąjį stiprintuvą.

K = 1+ R3/R4

Panašiai pakeičiant gali būti suprojektuotas parduotas aukšto dažnio filtras kondensatoriai vietoj rezistoriai .

Kaip veikia Sallen rakto filtras?

„Sallen-Key“ topologija veikia įdiegdama antros eilės aktyvius filtrus, kad padidintų filtro Q koeficientą su kontroliuojamu teigiamu grįžtamuoju ryšiu. Ši topologija yra labai paprasta, palyginti su kitomis aktyviųjų filtrų topologijomis. Tai aktyvaus filtro konstrukcija, pagrįsta vienu neinvertuojančiu operatyviniu stiprintuvu su dviem rezistoriais.

Sallen-Key filtro privalumai

„Sallen Key“ filtro pranašumai yra šie.

• Sallen-Key filtro dizainas yra labai paprastas, įskaitant vieną operatyvinį stiprintuvą ir RC komponentus.
• Šie filtrai gali padidinti išėjimo įtampą didesnę nei įėjimo įtampa.
• Dėl didelės įvesties ir mažos išėjimo varžos Sallen-Key filtrų pakopinis veikimas yra daug lengvesnis.
• Sallen-Key filtro op-amp padeda įveikti RC komponento poveikį filtro charakteristikoms.
• Šių filtrų dažnių diapazonas yra platus.
• Šio filtro operatyvinis stiprintuvas gali būti įrengtas arba kaip neinvertuojantis stiprintuvas, arba kaip vieneto stiprinimo buferis.
• Šie filtrai turi skirtingus etapus ir skirtingą padidėjimą.
• Sallen-Key filtro stabilumas yra geras.
• Suprasti šį filtro dizainą paprasta.
• Panaudojimas a neinvertuojantis stiprintuvas gali padidinti įtampos padidėjimą.
• Tiek pirmos, tiek antros eilės filtrus galima lengvai sujungti kaskadomis.
• Kiekviena RC pakopa gali turėti skirtingą įtampos padidėjimą.

The Sallen Key filtro trūkumai įtraukti toliau nurodytus dalykus.

• Sallen-Key filtras nėra lengvai reguliuojamas dėl F0 ir Q komponentų verčių sąveikos.
• Galima gauti mažą maksimalią „Q“ reikšmę.
• Sallen raktinis filtras yra labai jautrus komponentų svyravimams ir tolerancijai, o tai reiškia, kad tikrosios rezistorių ir kondensatorių vertės skirsis nuo idealių verčių ir galiausiai gali pasikeisti dėl įvairių veiksnių, tokių kaip senėjimas, drėgmė ir temperatūra. Tai gali turėti įtakos filtro stabilumui ir tikslumui.
• Jis jautrus iškraipymams ir triukšmui iš operacinis stiprintuvas . Taigi operacinio stiprintuvo charakteristikos ir kokybė gali turėti įtakos Sallen rakto filtro veikimui ir išėjimui.
• Kuriant „Sallen-key“ filtrą, įtampos padidėjimo ir padidinimo koeficientas yra glaudžiai susiję, nes šioje konstrukcijoje naudojamas operatyvinis stiprintuvas.
• Galima realizuoti beveik bet kokią kokybės koeficiento reikšmę, didesnę nei 0,5, nes naudojant neinvertuojamo operatyvinio stiprintuvo konfigūraciją, įtampos padidėjimas visada bus didesnis nei 1, bet turi būti mažesnis nei 3, kitaip jis taps nestabilus.

Sallen-Key filtrų programos

„Sallen Key“ filtro programos apima šias programas.

• „Sallen-Key“ filtras paprastai pasirenkamas, kai reikalingas mažas Q koeficientas, pirmenybė teikiama triukšmo atmetimui ir būtinas neinvertuojantis filtro etapo stiprinimas.
• Šis filtras naudojamas kaip pagrindinis elementas, naudojamas aukštesnės eilės filtrų grandinėms, tokioms kaip LPF, HPF ir, diegti BPF grandinės.
• Šis filtras gali būti naudojamas įvairioms garso signalų apdorojimo programoms, tokioms kaip tonų valdymas, išlyginimas, sintezė, moduliacija , ir triukšmo mažinimas.
• Šis filtras naudojamas garso signalo moduliavimui / sintezei tiesiog dinamiškai keičiant Q faktorių arba ribinį dažnį per papildomą signalą, pvz., apvalkalą, valdymo įtampą arba generatorių.

Taigi, tai yra Sallen-Key filtro (Sallen rakto topologijos) apžvalga arba Sallen and Key filtras, kuris yra vienas iš labai populiarių aktyvių antros eilės LPF, kurį galima konfigūruoti kaip LPS, HPS, BPS ir BSF. Ši Sallen-Key topologija padeda įgyvendinti įvairius filtrų derinimus, tokius kaip Butterworth, Chebyshev ir Bessel. Šis filtras yra panašus į VCVS (įtampa valdomas įtampos šaltinis), įskaitant tokias filtro charakteristikas kaip; geras stabilumas, maža išėjimo varža ir didelė įvesties varža. Sallen-Key žemų dažnių filtras naudojamas dėl daugelio priežasčių, pavyzdžiui; paprastas dizainas, filtrų kaskados, platus dažnių diapazonas, įtampos stiprinimo valdymas, keli etapai, aukšto lygio filtro dizainas, stabilumas ir skirtingi padidėjimai. Štai jums klausimas, kokia yra žemųjų dažnių filtro funkcija?