Filtro de paso completo de segundo orden con un solo amplificador operacional

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¿Es posible crear un filtro de paso completo de segundo orden activo utilizando un solo amplificador operacional y sin inductores? Después de buscarlo en Google, he encontrado nada menos que tres topologías de circuitos diferentes, pero al simularlas todas tienen una respuesta de frecuencia no plana. También he intentado analizarlos utilizando algunas transformadas simples de Laplace y un poco de álgebra, pero no he podido obtener algo similar a la función de transferencia que debería tener un filtro de todo paso de segundo orden. Esto podría deberse a que el álgebra se ensucia un poco, y no manejo el álgebra desordenada muy bien cuando estoy cansado.

Sería fantástico si ese circuito existiera, ya que estoy (simplemente por diversión) diseñando una red de fases para obtener una diferencia de fase (cuadratura) bastante plana de 90 grados en la salida en un rango bastante amplio de frecuencias, para ser utilizado en un receptor SSB de eliminación gradual para el rechazo de banda lateral. Actualmente estoy usando un software (llamado QuadNet) que genera una red de fases para mí, pero usa segmentos de primer orden, lo que resulta en un gran número de amplificadores operacionales. El objetivo es reducir a la mitad el número necesario de amplificadores operacionales.

Sólo para referencia; La función de transferencia de un filtro de todo paso toma la siguiente forma $$ \ frac {s ^ 2-As + B} {s ^ 2 + As + B}. $$

Para ser claros, simplemente estoy buscando una topología de circuito que proporcione esta función de transferencia (filtro de paso completo de segundo orden) utilizando un solo amplificador operacional y sin inductores, y nada más. Suponiendo que los componentes ideales están totalmente bien para mis propósitos.

¡Estoy esperando ansiosamente la iluminación!

    
pregunta Fors

2 respuestas

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Una opción para un filtro de todo paso de segundo orden con un OpAmp es la estructura Delyiannis, como se muestra here (p.2):

La función de transferencia de este filtro viene dada por

$$ H (s) = \ frac {R_4} {R_3 + R_4} \ cdot \ frac {s ^ 2-s \ frac {2} {R_2C} + \ frac {1} {R_1R_2C ^ 2}} {s ^ 2 + s \ frac {2} {R_2C} + \ frac {1} {R_1R_2C ^ 2}} \ tag {1} $$

donde

$$ \ frac {R_2R_3} {R_1R_4} = 4 \ tag {2} $$

debe estar satisfecho.

Para una frecuencia central determinada \ $ \ omega_0 \ $, un factor de calidad dado \ $ Q \ $ y un valor elegido de \ $ C \ $, las resistencias \ $ R_1 \ $ y \ $ R_2 \ $ deben ser elegido como

$$ R_1 = \ frac {1} {2Q \ omega_0C}, \ quad R_2 = \ frac {2Q} {\ omega_0C} \ tag {3} $$

y \ $ R_3 \ $ y \ $ R_4 \ $ deben elegirse para satisfacer \ $ (2) \ $. Una posibilidad (como se sugiere en el documento anterior) es \ $ R_1 = R_3 \ $ y \ $ R_4 = R_2 / 4 \ $. (Tenga en cuenta que hay un error en la definición de \ $ R_4 \ $ en el documento citado anteriormente).

De las ecuaciones \ $ (2) \ $ y \ $ (3) \ $ es sencillo mostrar que la ganancia del filtro está relacionada con el factor de calidad \ $ Q \ $ por

$$ g = \ frac {R_4} {R_3 + R_4} = \ frac {Q ^ 2} {1 + Q ^ 2} \ tag {4} $$

    
respondido por el Matt L.
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Ella viene mi circuito:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

1.) El primer diagrama muestra el paso de banda clásico de Sallen-Key. La función de transferencia de paso de banda Hbp se puede transferir a la función de paso completo correspondiente Hap utilizando la relación Hap = 1-Hbp para el caso especial gain = 2 ( RR = R0 ).

2.) Esta relación complementaria entre ambas funciones es idéntica a (a) conectar a tierra la entrada de paso de banda y (b) levantar todos los elementos de paso de banda con conexión a tierra y usarla como entrada para el circuito de paso completo. Este circuito se muestra en el segundo diagrama.

    
respondido por el LvW

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