Филтер Саллен-Кеи: круг, рад, предности, недостаци и његове примене

Филтери играју кључну улогу у пољу комуникације јер уклањају шум и помажу у оптимизацији перформанси. Примене филтера у оквиру телекомуникационих система ће се разликовати од високе до веома ниске фреквенције. Избор канала у оквиру телефонских услуга је главни задатак за високофреквентне БПФ; док прикупљање података зависи од анти-алиасинг ЛПФ-ова. За извођење нископропусни филтер кола и активни нископропусни филтер, веома је важно знати граничну фреквенцију кола и високофреквентне перформансе за пројектовање активног филтера, пасивног нископропусног филтера и РЦ нископропусног филтера. Нископропусни филтери који се једноставно идентификују са активним и пасивним компонентама познати су као активни нископропусни филтери. Овај чланак пружа кратке информације о Саллен-Кеи филтеру, колу и његовим применама.

Шта је Саллен-Кеи филтер?

Најпопуларнија активна топологија аналогног филтера другог реда је Саллен Кеи Филтер који се такође назива извор напона за контролу напона. Они су веома популарни јер ће њихова конфигурација показати да не зависи много од перформанси оп-амп. Ово је углавном зато што операциони појачавач је повезан као појачавач који смањује потребу за пропусним опсегом за операциони појачавач. Саллен-Кеи филтер има ниско ширење компоненти, високу улазну импедансу и ниску излазну импедансу, што омогућава повезивање различитих филтера без посредних бафера.

Саллен Кеи Филтер Цирцуит

Саллен кључ филтер је електронско коло које се користи за филтрирање непотребних фреквенција из аудио сигнала. Ово коло је једноставно дизајнирано са два отпорника, оп-појачалом и два кондензатора који формирају повратну петљу. На основу вредности компоненти, ово коло може деловати као нископропусни филтер и а високопропусни филтер . Овде се разматра Саллен кључно коло нископропусног филтера.

Саллен Кеи нископропусни филтер

У Саллен-Кеи ЛПФ, боље перформансе филтера се могу постићи правилним одабиром РЦ компоненти. Главне карактеристике овог филтера су; појачање напона и контрола појачања напона са стабилним радом филтера. Шематски дијаграм филтера ниског пропусног опсега Саллен Кеи за јединично појачање је приказан испод. Ово коло има два РЦ филтер секције ефективно у серији; међутим, са првим степеном кондензатор се покреће кроз излаз.

Општа функција преноса (Т.Ф) за ЛПС другог реда је

Х(с) = Кω ² 0/С ² + (ω0/К)С+ ω ² 0 —–(1)

Где:

'К' је фактор појачања,

'ω0' је карактеристична фреквенција у радијанима/с.

„К“ је фактор квалитета.

С = јω.

Функција преноса Саллен-Кеи нископропусног филтера 2. реда може се написати у истом облику као горња општа једначина.

Х(с) = (К/ Р1Р2 Ц1Ц2)/ С ² +[( 1/Р1+1/Р2) 1/ Ц1 +(1- К/ Р2Ц2]С + 1/ Р1Р2Ц1Ц2 —–(2)

Изједначавањем горње две једначине, можемо добити једначине граничне фреквенције и фактора квалитета.

Гранична фреквенција филтер једначине Салленовог кључа је фц = 1/2π√ Р1Р2 Ц1Ц2.

К фактор Саллен Кеи филтера „К“ је √Р1Р2 Ц1Ц2/ Р1Ц1+Р2Ц1+ Р1Ц2 (1-К).

Једначина појачања је слична неинвертујућем појачалу.

К = 1+ Р3/Р4

Слично, сален кључ високопропусни филтер може бити дизајниран заменом кондензатори уместо отпорници .

Како функционише Саллен Кеи филтер?

Саллен-Кеи топологија функционише имплементацијом активних филтера другог реда за побољшање К фактора филтера са контролисаном позитивном повратном спрегом. Ова топологија је веома једноставна у поређењу са другим активним топологијама филтера. Ово је дизајн активног филтера заснован на једном неинвертујућем оп-појачалу са два отпорника.

Предности филтера Саллен-Кеи

Предности Саллен Кеи филтера укључују следеће.

• Дизајн филтера Саллен-Кеи је веома једноставан укључујући једно оп-амп и РЦ компоненте.
• Ови филтери су способни да повећају излазни напон већи од улазног.
• Висока улазна и ниска излазна импеданса чини каскадно постављање филтера Саллен-Кеи много лакшим.
• Оп-појачало у филтеру Саллен-Кеи помаже у освајању утицаја РЦ компоненте на карактеристике филтера.
• Фреквенцијски опсег ових филтера је широк.
• Оп-појачало унутар овог филтера може бити распоређено или као неинвертујуће појачало или као бафер за једноструко појачање.
• Ови филтери имају различите степене и различите добитке.
• Стабилност филтера Саллен-Кеи је добра.
• Разумевање овог дизајна филтера је једноставно.
• Коришћење а неинвертујући појачивач може повећати појачање напона.
• И филтери првог и другог реда могу се лако повезати заједно.
• Сваки РЦ степен може укључивати различито појачање напона.

Тхе недостаци Саллен Кеи филтера укључи следеће.

• Саллен-Кеи филтер није лако подесити због интеракције вредности компоненти на Ф0 и К.
• Ниска максимална вредност 'К' се може добити.
• Саллен кључ филтер је веома осетљив на варијације компоненти и толеранције, што значи да ће стварне вредности отпорника и кондензатора бити различите од идеалних вредности и да се могу променити на крају због различитих фактора као што су старење, влажност и температура. Ово може утицати на стабилност и тачност филтера.
• Подложан је изобличењима и шумовима операциони појачавач . Дакле, карактеристике и квалитет операционог појачала могу утицати на перформансе као и на излаз Саллен кључног филтера.
• У дизајну филтера са Салленовим кључем, појачање напона и фактор увећања су уско повезани због употребе оп-појачала у овом дизајну.
• Готово свака вредност фактора квалитета већа од 0,5 се може реализовати јер коришћењем конфигурације неинвертујућег оп-појачала, појачање напона ће увек бити веће од 1, али мора бити испод 3, иначе ће постати нестабилно.

Саллен-Кеи филтер апликације

Примене Саллен Кеи филтера укључују следеће.

• Филтер Саллен-Кеи-а је пожељан обично кад год је потребан мали К фактор, приоритет је одбацивање шума, а не-инвертујуће појачање степена филтера је неопходно.
• Овај филтер се користи као основни градивни блок који се користи за имплементацију филтерских кола вишег реда као што су ЛПФ, ХПФ и БПФ кола.
• Овај филтер се може користити за различите апликације у оквиру обраде аудио сигнала као што су контрола тона, еквилизација, синтеза, модулација , и смањење буке.
• Овај филтер се користи за модулацију/синтетизу аудио сигнала једноставном динамичком променом К фактора или граничне фреквенције кроз додатни сигнал као што је омотач, контролни напон или осцилатор.

Дакле, ово је преглед Саллен-Кеи филтера (топологија Саллен кључа) или Саллен анд Кеи филтер који је један од веома популарних активних ЛПФ-ова другог реда који се може конфигурисати као ЛПС, ХПС, БПС и БСФ. Ова Саллен-Кеи топологија помаже у имплементацији различитих подешавања филтера као што су Буттервортх, Цхебисхев & Бессел. Овај филтер је сличан ВЦВС (извору напона контролисаног напоном) укључујући карактеристике филтера као што су; добра стабилност, ниска излазна импеданса и висока улазна импеданса. Саллен-Кеи нископропусни филтер се користи из више разлога као што су; једноставан дизајн, каскадни филтер, широк опсег фреквенција, контрола појачања напона, више степени, дизајн филтера високог реда, стабилност и различита појачања. Ево питања за вас која је функција нископропусног филтера?