एक सामान्य द्वितीय क्रम फिल्टर पर एक सलेन-कुंजी फ़िल्टर का क्या लाभ है?


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विकिपीडिया एक सक्रिय कम पास के रूप में एक सलेन-कुंजी फ़िल्टर से लिंक करता है, इसलिए मैंने इसे एलटीस्पाइस के साथ आज़माया।

आवृत्ति प्रतिक्रिया और चरण प्रतिक्रिया रैखिक नहीं है, इसके बजाय आवृत्ति प्रतिक्रिया 10kHz के बाद भी अधिक हो जाती है। ऐसा क्यों है, और मैं "सामान्य" कम पास फिल्टर के बजाय सलेन-कुंजी फ़िल्टर का उपयोग क्यों करूंगा?

Sallen-Key ब्लू लाइन पर है।

सर्किट

आवृत्ति प्रतिक्रिया


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आपका "सामान्य" दूसरा क्रम पहले क्रम के फिल्टर की कैस्केड जोड़ी प्रतीत होता है। यह हमेशा ओवरडम्प हो जाएगा। Sallen और Key भिगोना कारक के पूर्ण नियंत्रण की अनुमति देता है। और 10kHz से ऊपर आप प्राचीन LM324 से लाभ बैंडविड्थ उत्पाद से बाहर चल रहे हैं।
ब्रायन ड्रमंड बाद

जवाबों:


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जिसे आप "सामान्य" कहते हैं, एक साधारण दो-चरण वाला आरसी फ़िल्टर होता है जिसमें बहुत ही खराब चयनात्मकता होती है (केवल दो वास्तविक ध्रुव)। इसके विपरीत। Sallen-Key टोपोलॉजी एक बेहतर बेहतर चयनात्मकता (उच्च ध्रुव Qp) और विभिन्न संभावित सन्निकटन (बटरवर्थ, चेबिशेव, थॉमसन-बेसेल, ...) के साथ दूसरे क्रम के लोअर रिस्पांस का उत्पादन करने में सक्षम है।

हालांकि, सलेन-की संरचना का एक बड़ा नुकसान है - अगर अन्य सक्रिय फिल्टर टोपोलॉजी (बहु-प्रतिक्रिया, जीआईसी-फिल्टर, राज्य-चर, ...) के साथ तुलना की जाती है: एक सीधा रास्ता है (आपके उदाहरण में: C4 ) इनपुट नेटवर्क से ओपैंप आउटपुट तक।

इसका मतलब है: आवृत्तियों से कट-ऑफ आवृत्ति की तुलना में बहुत अधिक आवृत्तियों के लिए ओप्पैम्प से आउटपुट वोल्टेज वांछित - बहुत कम है। हालाँकि, C4 पथ के माध्यम से सीधे एक संकेत आ रहा है जो opamp के परिमित आउटपुट प्रतिरोध पर एक आउटपुट सिग्नल बनाता है। और यह प्रतिरोध आवृत्ति के साथ बढ़ रहा है!

नतीजतन, इस फिल्टर के भिगोने वाले अक्षर उतने अच्छे नहीं हैं जितना कि यह होना चाहिए। और यह कि आपने क्या देखा है: परिमाण बड़ी आवृत्तियों के लिए एक बढ़ती विशेषता दिखाता है। (यह अवांछित भिगोना गिरावट लाभ-बैंडविड्थ उत्पाद की सीमाओं के कारण नहीं है)।

सुधार: भागों के मानों को बढ़ाकर स्थिति में सुधार किया जा सकता है: छोटे संधारित्र और बड़े अवरोधक मान।

टिप्पणी 1 : फीडबैक कैपेसिटर (आउटपुट और इनपुट सर्किटरी के बीच) के साथ किसी भी ओपैंप सर्किट की अवांछित संपत्ति को शास्त्रीय मिलर इंटीग्रेटर के लिए भी देखा जा सकता है।

टिप्पणी 2: इसलिए - क्या अन्य सक्रिय फिल्टर संरचनाओं की तुलना में Sallen-Key फ़िल्टर के कोई लाभ हैं? हां, वहां हैं। Let`s दो सबसे अक्सर इस्तेमाल किया टोपोलॉजी की तुलना करें:

(1) Sallen-Key में बहुत कम "सक्रिय संवेदनशीलता" के आंकड़े (opamp गैर-आदर्शों के प्रति संवेदनशीलता) और बल्कि उच्च "निष्क्रिय संवेदनशीलता" के आंकड़े (निष्क्रिय सहनशीलता के खिलाफ संवेदनशीलता) हैं।

(2) मल्टी-फीडबैक फिल्टर (एमएफ): उच्च "सक्रिय संवेदनशीलता" और निम्न "निष्क्रिय संवेदनशीलता" आंकड़े।

दोनों संवेदनशीलता सभी फ़िल्टर के महत्वपूर्ण गुण हैं क्योंकि वे वांछित और वास्तविक फ़िल्टर प्रतिक्रिया के बीच विचलन का निर्धारण करते हैं (IDEAL शर्तों के तहत सभी फ़िल्टर प्रकार में समान प्रदर्शन गुण होंगे)।


अब जब आप जोड़ चुके हैं "भागों के मूल्यों को स्केल करके स्थिति को बेहतर बनाया जा सकता है: छोटे कैपेसिटर और बड़े प्रतिरोधक मान" मैं आपके उत्तर को पूरी शांति के साथ बढ़ा सकता हूं। :)
एनरिक ब्लैंको

'यह लाभ-बैंडविड्थ उत्पाद की सीमाओं के कारण नहीं है' - बंद लूप सिस्टम का आउटपुट प्रतिरोध सीधे लाभ से निर्धारित होता है, इसलिए मुझे लगता है कि कनेक्शन आपके सुझाव देने से अधिक मजबूत है। यदि GBW अधिक था, तो प्रतिक्रिया में
विभेदन

मैंने GBW उत्पाद का जिक्र बिल्कुल नहीं किया। मेरे द्वारा उल्लिखित प्रभाव (वांछित) लोपास की विशेषताओं (घटते हुए ओम्पैम्प आउटपुट सिग्नल) और - एक ही समय में - इनपुट और आउटपुट (फीडबैक कैपेसिटर के माध्यम से) के बीच प्रत्यक्ष पथ के बढ़ते योगदान के कारण होता है।
लविवि

उत्तर में एक वाक्य है जो बताता है कि घटता हुआ ओप्पम आउटपुट सीमित जीबीडब्ल्यू उत्पाद का परिणाम नहीं है। यह एकमात्र हिस्सा है जो मुझे तुरंत मना नहीं करता है
user3125280

निश्चित रूप से घटते हुए ओप्पम आउटपुट वांछित लोपास फ़ंक्शन का परिणाम है।
लविवि

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वास्तव में उच्च आवृत्तियों पर, जैसे कि UnityGainBandWidth से अधिक, opamp ने अपने Vout का नियंत्रण खो दिया है। ध्यान दें कि यह एकल-पोल लोअरपास का inverting कैसे तेजी से इनपुट दालों के लिए गैर-इनवर्टिंग प्रतिक्रिया है। कॉफ़बैकबैक इनपुट चार्ज को सीधे आउटपुट पर प्रदर्शित करने की अनुमति देता है।

यहाँ छवि विवरण दर्ज करें

यहाँ सर्किट है, और OpAmp params: यहाँ छवि विवरण दर्ज करें

एकमात्र कारण BODE (2 डी स्क्रीन-शॉट) का उच्च आवृत्तियों पर क्षीणन है, 'CL' 15pF है जो LowPass को VirtualGround में 2 प्रतिरोधों के साथ बनाता है। [यदि आप बेहतर हाई फ्रीक क्षीणन चाहते हैं, तो 2 इनपुट रेसिस्टर्स के बीच में जमीन पर 470pF कैप स्थापित करें।]

Amplifiers ROUT का संपादन करके आप मज़े करेंगे। और उस इनपुट फिल्टर कैपेसिटर को सक्षम करके। और उस 15pF Cload को एडिट करना।

यह उदाहरण सिग्नल वेव एक्सप्लोरर के लिए उन BUILTIN (कोई स्पाइस ज्ञान की जरूरत नहीं) में से एक है, 19 दिनों के उपयोग के लिए strongcircuitdesign.com से डाउनलोड करने के लिए स्वतंत्र है।

एनालॉग डिवाइसेज के वॉल्ट जंग ने दशकों पहले एलपीएफ की इस धोखाधड़ी पर चर्चा की।

यहां एक opamp के MEASURED Zout (500MHz के पास, 10pF। 31 ओह जैसा दिखता है) का उदाहरण है, सक्रिय और शटडाउन मोड के लिए: यहाँ छवि विवरण दर्ज करें


ध्यान दें कि यह रहस्योद्घाटन विवेकपूर्ण डिजाइन को अनदेखा करता है जो इनपुट प्रतिबाधा को खुले लूप आउटपुट प्रतिबाधा से बहुत अधिक बनाता है। इस मामले में राउत 1k और रिन (dc) = 1.5k है जो परीक्षण तरंग पर> 1Mhz जैसा कि ऊपर दिखाया गया है, सर्किट को एक उच्च पास फिल्टर बनाता है जो स्पष्ट रूप से मूल्यों का एक खराब विकल्प है। GBW सीमा में इस कमजोरी को कम करने के लिए> 10x उच्च रिन के लिए स्केलिंग को याद रखना चाहिए। भले ही OA के BW से ऊपर बड़े संकेतों की उम्मीद की जा रही हो, प्रीफ़िल्टरिंग आवश्यक है।
टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75

फीडबैक के साथ बढ़ती f बहु प्रतिक्रिया को Sallen- कुंजी फिल्टर पर फीड-फारवर्ड पास-थ्रू पर एक बेहतर विकल्प बनाती है जहां Zout BW की कमी से उत्पन्न होता है।
टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75

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आप समूह में देरी, क्यू, बैंडपास रिपल, बैंडस्टॉप क्षीणन, स्कर्ट की स्थिरता के लिए अपने चश्मे के आधार पर कई कॉन्फ़िगरेशन से चुन सकते हैं।

सैलेन-की और मल्टीपल फीडबैक दोनों समान परिणाम प्राप्त कर सकते हैं।

निचे देखो।

यहाँ छवि विवरण दर्ज करें

दोनों आपके द्वारा चुने गए ओपी के जीबीडब्ल्यू द्वारा सीमित उच्च लाभ प्राप्त कर सकते हैं।

यह TI सॉफ्टवेयर किसी भी सक्रिय फ़िल्टर को डिज़ाइन कर सकता है और आपको कॉन्फ़िगरेशन से चुनने और रोकनेवाला सहिष्णुता का चयन करने की अनुमति देता है जो उचित मूल्य का चयन करता है। यह आपको इनपुट प्रतिबाधा निर्दिष्ट करने की अनुमति नहीं देता है ताकि आप इसे सूट करने के लिए सभी RC मानों को स्केल कर सकें।

मैंने बेसेल की प्रतिक्रिया को चुना, इसलिए समूह की देरी सपाट है।

जोड़ा गया

अन्य उत्तर से जो Op Amp BW की सीमा को उजागर करता है, जहां ओपन लूप आउटपुट प्रतिरोध या किसी भी Op Amp की वर्तमान सीमा (रेल-प्रकार रेल प्रकार बहुत बदतर), मैं प्रस्ताव करता हूं कि BW के ऊपर एटलेन अटैचमेंट के लिए Sallen-Keys फिल्टर अधिक खराब है। Op Amp और कि ओपन लूप हाई फ्रिक्वेंसी (> GBW) क्षीणन GBW थ्रेशोल्ड के ऊपर इनपुट / आउटपुट प्रतिबाधा अनुपात पर निर्भर करता है जहां लाभ की कमी के कारण Zout पर नकारात्मक प्रतिक्रिया में कमी का कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।

ढांच के रूप में

इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध



@ LvW..आप का थ्रेड इलेक्ट्रॉनिक्स
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