フィルタはノイズを除去し、パフォーマンスの最適化に役立つため、通信分野で重要な役割を果たします。電気通信システム内でのフィルターの用途は、高周波から非常に低い周波数まで異なります。電話サービス内のチャネルの選択は、高周波 BPF の主なタスクです。一方、データ取得はアンチエイリアシング LPF に依存します。のパフォーマンスのために、ローパスフィルタ回路とアクティブローパスフィルターの設計では、回路のカットオフ周波数と高周波性能を知ることが、アクティブフィルター、パッシブローパスフィルター、および RC ローパスフィルターの設計において非常に重要です。単に能動部品と受動部品で識別されるローパスフィルタは、アクティブローパスフィルタとして知られています。この記事では、Sallen-Key フィルター、回路、およびそのアプリケーションについて簡単に説明します。

サレンキーフィルターとは何ですか?

最も一般的なアクティブ 2 次アナログフィルタートポロジは、電圧制御電圧源とも呼ばれるサレンキーフィルターです。これらは、その構成がオペアンプの性能にあまり依存しないことがわかるため、非常に人気があります。これは主に、オペアンプオペアンプのゲイン帯域幅の必要性を低減するアンプとして接続されます。 Sallen-Key フィルターはコンポーネントの拡散が低く、入力インピーダンスが高く、出力インピーダンスが低いため、中間バッファーなしでさまざまなフィルターを接続できます。

サレンキーフィルター回路

サレンキーフィルターは、オーディオ信号から不要な周波数をフィルターするために使用される電子回路です。この回路は、フィードバックループを形成する 2 つの抵抗、オペアンプ、および 2 つのコンデンサで単純に設計されています。コンポーネントの値に基づいて、この回路はローパスフィルターとして機能し、ハイパスフィルタ。ここでは、サレンキーローパスフィルター回路について説明します。

サレンキーローパスフィルター

Sallen-Key LPF では、RC コンポーネントを適切に選択することで、より優れたフィルター性能を実現できます。このフィルターの主な特徴は次のとおりです。安定したフィルタ動作による電圧増幅と電圧ゲイン制御。ユニティゲインの Sallen Key ローパスフィルターの回路図を以下に示します。この回路には、事実上直列に接続された 2 つの RC フィルターセクションがあります。ただし、初段ではコンデンサが出力を通じてブートストラップされます。

サレンキーローパスフィルター回路

2 次 LPS の一般伝達関数 (T.F) は次のとおりです。

H(s) = Kω² 0/秒² +(ω0/Q)S+ω² 0 —–(1)

どこ：

「K」はゲイン係数です。

「ω0」はラジアン/秒以内の特性周波数です。

「Q」は品質係数です。

S = jω。

2 次サレンキーローパスフィルター伝達関数は、上記の一般方程式と同じ形式で記述できます。

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

上記の 2 つの式を等式化すると、カットオフ周波数と品質係数の式が得られます。

“vfdsをモーターで動かす方法 ”

サレンキーフィルター方程式のカットオフ周波数は、fc = 1/2π√ R1R2 C1C2 です。

サレンキーフィルター「Q」の Q 係数は、√R1R2 C1C2/ R1C1+R2C1+ R1C2 (1-K) です。

ゲインの式は非反転アンプに似ています。

K = 1+ R3/R4

同様に、サレンキーハイパスフィルターは、次のように置き換えることによって設計できます。コンデンサ代わりに抵抗器。

Sallen キーフィルターはどのように機能しますか?

Sallen-Key トポロジーは、制御された正のフィードバックでフィルターの Q 値を高めるための 2 次アクティブフィルターを実装することによって機能します。このトポロジは、他のアクティブフィルタトポロジと比較して非常に単純です。これは、2 つの抵抗を備えた単一の非反転オペアンプに基づくアクティブフィルター設計です。

サレンキーフィルターの利点

Sallen Key Filter の利点は次のとおりです。

Sallen-Key フィルタの設計は、単一のオペアンプと RC コンポーネントを含む非常にシンプルです。
これらのフィルタは、出力電圧を入力電圧よりも高くすることができます。
高入力および低出力インピーダンスにより、Sallen-Key フィルターのカスケード接続がはるかに容易になります。
Sallen-Key フィルターのオペアンプは、フィルター特性に対する RC コンポーネントの影響を克服するのに役立ちます。
これらのフィルターの周波数範囲は広いです。
このフィルタ内のオペアンプは、非反転アンプまたはユニティゲインバッファとして構成できます。
これらのフィルターにはさまざまなステージと異なるゲインがあります。
Sallen-Key フィルターの安定性は良好です。
このフィルター設計を理解するのは簡単です。
の利用非反転アンプ電圧利得を増やすことができます。
1 次と 2 次ベースのフィルターは両方とも簡単にカスケード接続できます。
各 RC ステージには、異なる電圧ゲインを含めることができます。

の Sallen Key Filter の欠点 以下のものが含まれます。

Sallen-Key フィルターは、F0 と Q のコンポーネント値の相互作用のため、簡単には調整できません。
低い最大「Q」値が得られます。
Sallen キーフィルターはコンポーネントの変動や公差に非常に敏感です。つまり、実際の抵抗とコンデンサの値は理想的な値とは異なり、経年劣化、湿度、温度などのさまざまな要因により最終的に変化する可能性があります。これはフィルターの安定性と精度に影響を与える可能性があります。
歪みやノイズの影響を受けやすいです。オペアンプ。したがって、オペアンプの特性と品質は、サレンキーフィルターの出力だけでなく性能にも影響を与える可能性があります。
サレンキーフィルターの設計では、オペアンプを使用しているため、電圧ゲインと倍率は密接に関係しています。
非反転オペアンプの構成を利用すると、電圧ゲインは常に 1 よりも大きくなりますが、3 未満でなければならず、そうでない場合は不安定になるため、0.5 より大きいほぼすべての品質係数値を実現できます。

サレンキーフィルターのアプリケーション

Sallen Key Filter の用途には次のようなものがあります。

通常、小さな Q ファクタが必要で、ノイズ除去が優先され、フィルタ段の非反転ゲインが必要な場合には、サレンキーフィルタが好まれます。
このフィルタは、LPF、HPF、および BPF 回路。
このフィルタは、トーンコントロール、イコライゼーション、合成、音声信号処理などのオーディオ信号処理内のさまざまなアプリケーションに利用できます。変調、ノイズリダクション。
このフィルターは、エンベロープ、制御電圧、発振器などの追加信号を通じて Q 値またはカットオフ周波数を動的に変更するだけで、オーディオ信号を変調/合成するために使用されます。

したがって、これは Sallen-Key フィルター (Sallen Key トポロジー) の概要または Sallen and Key フィルターは、LPS、HPS、BPS、BSF として構成できる非常に人気のあるアクティブ 2 次 LPF の 1 つです。このサレンキートポロジは、バターワース、チェビシェフ、ベッセルなどのさまざまなフィルター調整の実装に役立ちます。このフィルタは、次のようなフィルタ特性を含む VCVS (電圧制御電圧源) に似ています。優れた安定性、低出力インピーダンス、高入力インピーダンス。 Sallen-Key ローパスフィルターは、次のようなさまざまな理由で使用されます。シンプルな設計、フィルターカスケード、幅広い周波数、電圧ゲイン制御、複数のステージ、高次フィルター設計、安定性とさまざまなゲイン。ここで質問なのですが、ローパスフィルターの役割は何ですか?