Filtre spiller en nøglerolle på kommunikationsområdet, fordi de fjerner støj og hjælper med at optimere ydeevnen. Anvendelsen af filtre inden for telekommunikationssystemer vil variere fra høj til meget lav frekvens. Valget af kanaler inden for telefontjenester er en hovedopgave for højfrekvente BPF'er; mens dataindsamling afhænger af anti-aliasing LPF'er. For udførelsen af lavpas filter kredsløb og aktivt lavpasfilter, det er meget vigtigt at kende kredsløbets afskæringsfrekvens og højfrekvente ydeevne til design af aktivt filter, passivt lavpasfilter og RC lavpasfilter. Lavpasfiltre, som blot identificeres med aktive og passive komponenter, er kendt som aktive lavpasfiltre. Denne artikel giver korte oplysninger om Sallen-Key Filter, kredsløb og dets applikationer.

Hvad er Sallen-Key-filteret?

Den mest populære aktive andenordens analoge filtertopologi er et Sallen Key Filter, som også kaldes spændingsstyringsspændingskilde. Disse er meget populære, fordi deres konfiguration vil vise, at den ikke afhænger særlig meget af op-amp-ydelsen. Dette skyldes primært operationsforstærker er tilsluttet som en forstærker, hvilket reducerer operationsforstærkerens forstærknings-båndbreddebehov. Sallen-Key-filteret har lav komponentspredning, høj indgangsimpedans og lav udgangsimpedans, hvilket gør det muligt at tilslutte forskellige filtre uden mellemliggende buffere.

Sallen Key Filterkredsløb

Et Sallen-nøglefilter er et elektronisk kredsløb, der bruges til at filtrere unødvendige frekvenser fra et lydsignal. Dette kredsløb er simpelthen designet med to modstande, en op-amp og to kondensatorer, som danner en feedback-loop. Baseret på komponenternes værdier kan dette kredsløb fungere som et lavpasfilter og et højpas filter . Her diskuteres Sallen-nøgle lavpasfilterkredsløb nedenfor.

Sallen Key lavpasfilter

I Sallen-Key LPF kan der opnås bedre filterydelse ved at vælge RC-komponenterne korrekt. Hovedfunktionerne ved dette filter er; spændingsforstærkning & spændingsforstærkningskontrol med stabil filterdrift. Sallen Key lavpasfilterets skematiske diagram for enhedsforstærkningen er vist nedenfor. Dette kredsløb har to RC-filtersektioner effektivt i serie; dog med første trin er kondensatoren bootstrappet gennem udgangen.

Sallen Key Low Pass Filter Circuit

Den generelle overførselsfunktion (T.F) for en andenordens LPS er

H(s) = Kω² 0/S² + (ω0/Q)S+ ω² 0 —–(1)

Hvor:

'K' er forstærkningsfaktoren,

'ω0' er den karakteristiske frekvens inden for radianer/s.

'Q' er kvalitetsfaktoren.

“hvordan fungerer en megger ”

S = jω.

2. ordens Sallen-Key lavpasfilteroverførselsfunktionen kan skrives i samme form som ovenstående generelle ligning.

H(s) = (K/R1R2 C1C2)/S² +[( 1/R1+1/R2) 1/ C1 +(1- K/ R2C2]S + 1/ R1R2C1C2 —–(2)

Ved at sætte lighedstegn mellem ovenstående to ligninger, kan vi få afskæringsfrekvens- og kvalitetsfaktorligningerne.

Afskæringsfrekvensen for Sallen-nøglefilterligningen er fc = 1/2π√ R1R2 C1C2.

Q-faktoren for Sallen Key Filter 'Q' er √R1R2 C1C2/ R1C1+R2C1+ R1C2 (1-K).

Forstærkningsligningen ligner en ikke-inverterende forstærker.

K = 1+ R3/R4

“dobbelt pull dobbelt kast switch ”

På samme måde kan et højpasfilter med højpas-nøglen designes ved at udskifte det kondensatorer i stedet for modstande .

Hvordan virker et Sallen-nøglefilter?

Sallen-Key-topologien fungerer ved at implementere andenordens aktive filtre til at forbedre filterets Q-faktor med kontrolleret positiv feedback. Denne topologi er meget enkel sammenlignet med andre aktive filtertopologier. Dette er et aktivt filterdesign baseret på en enkelt ikke-inverterende op-amp med to modstande.

Sallen-Key Filter Fordele

Fordelene ved Sallen Key Filter inkluderer følgende.

Sallen-Key filterdesignet er meget enkelt inklusive enkelt op-amp & RC komponenter.
Disse filtre er i stand til at øge udgangsspændingen højere end indgangsspændingen.
Den høje input og lave udgangsimpedans gør Sallen-Key filtrene meget nemmere at kaskade.
Op-ampen i Sallen-Key-filteret hjælper med at erobre RC-komponentens effekt på filterkarakteristika.
Disse filters frekvensområde er bredt.
Op-amp'en i dette filter kan arrangeres enten som en ikke-inverterende forstærker eller en enhedsforstærkningsbuffer.
Disse filtre har forskellige stadier og forskellige gevinster.
Sallen-Key filterstabiliteten er god.
Det er nemt at forstå dette filterdesign.
Anvendelsen af en ikke-inverterende forstærker kan øge spændingsforstærkningen.
Både første- og andenordensbaserede filtre kan let kaskades sammen.
Hvert RC-trin kan indeholde en anden spændingsforstærkning.

Det ulemper ved Sallen Key Filter omfatte følgende.

Sallen-Key-filteret er ikke nemt at indstille på grund af samspillet mellem komponentværdierne på F0 & Q.
Den lave maksimale 'Q'-værdi kan opnås.
Sallen-nøglefilteret er meget følsomt over for komponentvariationer og -tolerancer, hvilket betyder, at de faktiske modstande og kondensatorværdier vil være forskellige fra de ideelle værdier, og de kan ændre sig til sidst på grund af forskellige faktorer som aldring, fugtighed og temperatur. Dette kan påvirke filtrets stabilitet og nøjagtighed.
Det er modtageligt for forvrængning og støj fra operationsforstærker . Så karakteristika og kvalitet af operationsforstærkeren kan påvirke ydeevnen såvel som output af Sallen-nøglefilteret.
I designet af Sallen-key-filteret er spændingsforstærkningen og forstørrelsesfaktoren tæt forbundet på grund af brugen af en op-amp i dette design.
Næsten enhver kvalitetsfaktorværdi større end 0,5 kan realiseres, fordi ved at bruge en konfiguration af ikke-inverterende op-amp vil spændingsforstærkningen altid være større end 1, men skal være under 3, ellers vil den blive ustabil.

Sallen-Key filterapplikationer

Anvendelserne af Sallen Key Filter inkluderer følgende.

Et Sallen-Key-filter foretrækkes normalt, når der kræves en lille Q-faktor, støjafvisning er prioriteret, og filtertrinets ikke-inverterende forstærkning er nødvendig.
Dette filter bruges som den grundlæggende byggesten, der bruges til at implementere højere ordens filterkredsløb som LPF, HPF og BPF kredsløb.
Dette filter kan bruges til forskellige applikationer inden for lydsignalbehandling som tonekontrol, udligning, syntese, modulation og støjreduktion.
Dette filter bruges til at modulere/syntetisere et lydsignal ved blot at ændre Q-faktoren eller afskæringsfrekvensen dynamisk gennem et ekstra signal som en indhyllingskurve, en styrespænding eller en oscillator.

Dette er således en oversigt over Sallen-Key-filteret (Sallen-nøgletopologi) eller Sallen og Key filter, som er en af de meget populære aktive andenordens LPF'er, der kan konfigureres som en LPS, HPS, BPS og BSF. Denne Sallen-Key topologi hjælper med at implementere forskellige filterjusteringer som Butterworth, Chebyshev & Bessel. Dette filter ligner VCVS (spændingsstyret spændingskilde) inklusive filterkarakteristika som; god stabilitet, lav udgangsimpedans og høj indgangsimpedans. Sallen-Key lavpasfilteret bruges af mange årsager som; enkelt design, filterkaskade, en bred vifte af frekvenser, spændingsforstærkningskontrol, flere trin, filterdesign af høj orden, stabilitet og forskellige forstærkninger. Her er et spørgsmål til dig, hvad er funktionen af et lavpasfilter?