تپولوژی سالن-کی

توپولوژی سالِن-کِی یک توپولوژی فیلتر الکترونیکی است که برای پیاده‌سازی فیلترهای فعال مرتبه دوم استفاده می‌شود که به دلیل سادگی آن بسیار ارزشمند است. این یک شکل انحطاط از توپولوژی فیلتر ولتاژ-منبع کنترل‌شده با ولتاژ (VCVS) است.

توضیح عملکرد

یک فیلتر VCVS از یک تقویت کننده ولتاژ با امپدانس ورودی عملاً نامتناهی و امپدانس خروجی صفر برای پیاده‌کردن یک پاسخ پایین‌گذر، بالاگذر، میان‌گذر، میان‌نگذر، یا پاسخ تمام‌گذر دو-قطبی استفاده می‌کند. فیلتر VCVS امکان استفاده از ضریب Q بالا و افزایش باندگذر را بدون استفاده از سلف فراهم می‌کند. فیلتر VCVS از مزیت ناوابستگی نیز برخوردار است: فیلترهای VCVS بدون ایجاد مراحل تأثیرگذاری بر یکدیگر، می‌توانند پشت سر هم بسته شوند. یک فیلتر سالن-کی تغییر در فیلتر VCVS که از یک تقویت کننده با بهره ولتاژ واحد استفاده می‌کند، است (یعنی تقویت‌کننده بافر خالص). در سال ۱۹۵۵ توسط پی‌آر سالن و ایی‌ال کی از آزمایشگاه لینکلن ام‌آی‌تی معرفی شد.

توپولوژی سالن-کی عمومی

شکل ۱: توپولوژی فیلتر سالن-کی عمومی

توپولوژی فیلتر سالن-کی عمومی بهره-واحد که با یک تقویت‌کننده عملیاتی برای دستیابی به بهره-واحد اجرا شده، در شکل ۱ نشان داده شده‌است. تجزیه و تحلیل زیر بر اساس این فرض است که تقویت کننده عملیاتی ایدئال است.

از آنجا که تقویت‌کننده عملیاتی (OA) در یک پیکربندی منفی بازخورد است، ورودی $v_{+}$ و $v_{-}$ باید (به عنوان مثال،$v_{+}=v_{-}$$v_{+}=v_{-}$) مطابق باشد. با این حال، ورودی معکوس $v_{-}$ مستقیماً به خروجی $v_{out}$ وصل می‌شود، و به همین ترتیب الگو:NumBlk طبق قانون‌های جریان کیرشهف (KCL) که در گره v _x اعمال شده‌است، الگو:NumBlk$\frac{v_{\text{in}}-v_x}{Z_1}=\frac{v_x-v_{\text{out}}}{Z_3}+\frac{v_x-v_{-}}{Z_2}.$

با ترکیب معادلات (۱) و (۲)،

$\frac{v_{\text{in}}-v_x}{Z_1}=\frac{v_x-v_{\text{out}}}{Z_3}+\frac{v_x-v_{\text{out}}}{Z_2}.$

بکاربردن معادله (۱) و KCL در ورودی غیر معکوس $v_{+}$ تقویت‌کننده عملیاتی، می‌دهد

$\frac{v_x-v_{\text{out}}}{Z_2}=\frac{v_{\text{out}}}{Z_4},$

این بدان معنی است الگو:NumBlk ترکیب معادلات (۲) و (۳) می‌دهد الگو:NumBlk بازنویسی معادله (۴) تابع انتقال را می‌دهد الگو:NumBlk که به‌طور معمول یک سیستم خطی تغییرناپذیر با زمان (LTI) مرتبه دوم را توصیف می‌کند.

کاربرد: فیلتر پایین‌گذر

شکل 2: یک فیلتر پایین‌گذر با بهره واحد پیاده‌سازی شده با توپولوژی سالن-کی

شکل 3: یک فیلتر پایین‌گذر پیاده‌سازی شده با توپولوژی سالن کی، با f₀ = 15.9 kHz و Q = 0.5

کاربرد فیلتر بالاگذر

شکل 4: یک فیلتر سالن-کی بالاگذر با f₀ = 72 Hz و Q = 0.5

کاربرد فیلتر میان‌گذر

شکل 5: یک فیلتر میان‌گذر ایجاد شده با توپولوژی VCVS

جستارهای وابسته

• طراحی فیلتر
• توپولوژی فیلتر الکترونیکی
• میرایی
• نوسان‌ساز هارمونیک
• تشدید

پیوند به بیرون

• گزارش کاربرد اسناد تگزاس: تجزیه و تحلیل از ساختار سالن – کی
• ابزار طراحی دستگاه‌های آنالوگ – یک ابزار آنلاین ساده برای طراحی فیلترهای فعال با استفاده از آمپر-آمپر ولتاژ و بازخورد.
• پرسش و پاسخ منبع طراحی فیلتر فعال TI
• Op Amps برای همه – فصل شانزدهم
• اصلاح فرکانس بالا فیلتر سالن-کی - بهبود کف میرایی توقف
• ابزار آنلاین محاسبه برای سالن-کی فیلترهای پایین‌گذر / بالاگذر
• ابزار محاسبه آنلاین برای طراحی و تجزیه و تحلیل فیلتر
• ECE 327: روال فیلتر خروجی آزمایشگاهی – بخش ۳ ("صاف کردن فیلتر پایین‌گذر") در مورد فیلتر فعال با سالن-کی باتروت فیلتر پایین‌گذر بحث می‌کند.
• فیلتر ۱۰۱: فیلترهای چند قطبی با سالن-کی، مت داف از دستگاه‌های آنالوگ نحوه عملکرد مدار سالن کی را توضیح می‌دهد