Función de transferencia de Bessel Filter

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la función de transferencia del filtro de Bessel se define a través de polinomios de Bessel. Si consideramos, por ejemplo, un filtro de segundo orden, la función de transferencia es: $$ H (s) = \ frac {3} {s ^ 2 + 3 * s + 3} $$ Quería construir una simulación para un filtro de este tipo con una arquitectura Sallen-Key. Por lo tanto, consulté esta guía de diseño de TI. Definen la función de transferencia de un paso bajo de segundo orden como:

Aoes1yaquequieroquelagananciasealaunidad.MirélatablaacontinuaciónparacalcularcorrectamentelosvaloresCyR.

Por lo tanto, la función de transferencia se convierte en: $$ H (s) = \ frac {1} {0.618 * s ^ 2 + 1.3617 * s + 1} $$

Ejecuté la simulación y miré el diagrama de Bode. Mostró el resultado deseado (la frecuencia de corte de -3db fue la calculada).

Sin embargo, no entiendo por qué la función de transferencia se ve tan diferente. Definitivamente no es un polinomio de Bessel. Verifiqué la respuesta al escalón y observé un exceso de 0,4% como cabría esperar de un filtro Bessel. Para eso tengo 3 preguntas:

  1. ¿Por qué la función de transferencia en la guía de diseño de ti no es un polinomio bessel?
  2. ¿La ubicación de los postes de un filtro Bessel de segundo orden debe ser la misma para cualquier filtro con una determinada frecuencia de corte?
  3. ¿Un paso bajo de bessel de segundo orden puede tener un factor Q diferente a 0.5773?

¡Gracias!

    
pregunta luis

2 respuestas

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¿Por qué la función de transferencia en la guía de diseño de ti no es una   Polinomio de Bessel.

Veamos la función de transferencia que ha escrito: -

\ $ H (s) = \ dfrac {1} {0.618s ^ 2 + 1.3617s + 1} \ $

Reorganización: -

\ $ H (s) = \ dfrac {1.6181} {s ^ 2 + 2.2034s + 1.6181} \ $

La ecuación está ahora en forma estándar: \ $ H (s) = \ dfrac {\ omega_n ^ 2} {s ^ 2 + 2 \ zeta \ omega_ns + \ omega_n ^ 2} \ $

Y claramente \ $ \ omega_n \ $ = \ $ \ sqrt {1.6181} \ $ por lo tanto, 2.2034 / \ $ \ sqrt {1.6181} \ $ = 1.732. Este bit es importante porque es \ $ \ sqrt3 \ $.

Para un filtro de paso bajo de 2do orden de Bessel 2 \ $ \ zeta \ $ = \ $ \ sqrt3 \ $ por lo tanto, zeta es 0.866.

Fuente de la imagen

En la imagen, he manipulado R para que me proporcione una relación de amortiguamiento (zeta) de exactamente 1.732: observe el pico en la respuesta al escalón: 1.00433 voltios, exactamente correcto para Bessel. Observe el retardo de fase trazado en el gráfico superior: máximo plano y gradualmente se vuelve 90 grados a la frecuencia de resonancia natural. Fd (la frecuencia amortiguada) es precisamente 0,5, también indicativo de Bessel.

  

¿Puede un paso bajo bessel de segundo orden tener un factor Q diferente al   0.5773?

0.5773 es el recíproco de \ $ \ sqrt3 \ $ y no tiene que ser esa Q para un LPF de Bessel.

    
respondido por el Andy aka
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Un filtro de Bessel tiene, como se muestra correctamente en su primera fórmula, \ $ \ omega_0 = \ sqrt {3} \ $. No es raro que piense que, normalmente, se usa un filtro de Bessel por su retraso de grupo fijo, en lugar de su comportamiento de frecuencia (como dice @LvW en su comentario). Pero implementar un filtro con esa función de transferencia dará una atenuación de ~1.597dB@1Hz, lo que no hace que la respuesta sea clásica. Entonces, TI aplicó una escala de frecuencia para que la atenuación sea de -3dB a 1Hz. A medida que sucede, la frecuencia al cuadrado (pulsación) es \ $ \ phi \ $ = 1.618 ..., después de lo cual reorganizaron los términos para que se ajusten a su topología opamp.

    
respondido por el a concerned citizen

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