Memahami Sirkuit Bainter (filter chebychev)

Sebagai bagian dari kelas dalam Pemrosesan Sinyal, saya sedang membangun filter penolakan band Chebychev urutan ketiga. Kami menerapkan ini dengan menggunakan tiga sirkuit Bainter yang mengalir. Meskipun bukan bagian dari kelas, saya punya pertanyaan tentang keuntungan dari sirkuit Bainter.

Saya mencoba menulis skrip yang akan mengotomatiskan pemilihan komponen menggunakan frekuensi sudut dan gain keseluruhan maksimum sebagai aturan desain, tetapi memiliki beberapa masalah dengan menghitung perolehan keseluruhan.

Untuk menghitung keuntungan keseluruhan dari tahap Bainter, akankah saya menghitung keuntungan individu dari tiga bagian op-amp? Keuntungan keseluruhan akan menjadi produk dari tiga keuntungan individu?

Untuk menghitung keuntungan keseluruhan dari tahap Bainter, saya hanya akan menghitung keuntungan individual dari tiga bagian op-amp. Keuntungan keseluruhan akan menjadi produk dari tiga keuntungan individu?

Jawaban singkatnya adalah: Ya, Anda dapat (mungkin) menganalisisnya secara individual.

Ketika menanyakan apa yang terjadi ketika Anda membuat beberapa tahap filter analog, pertanyaan yang harus diajukan adalah: apa impedansi sumber tahap pertama, dan apa impedansi beban tahap kedua? Jika tahap rangkaian memiliki impedansi keluaran yang besar dan rumit, maka memuatnya dengan tahap lain dapat mengubah perilakunya. Saat bekerja dengan filter pasif, ini merupakan masalah besar: kecuali jika impedansi beban setiap tahap secara signifikan lebih besar dari impedansi sumber dari tahap sebelumnya, bagian filter pasif yang mengalir akan menghasilkan perubahan rumit pada perilaku setiap tahap.

Salah satu daya tarik rangkaian berbasis op-amp adalah bahwa op-amp umumnya memiliki impedansi keluaran yang sangat rendah; untuk op-amp yang ideal, tidak ada impedansi keluaran nol . Selain itu, input op-amp sendiri umumnya memiliki impedansi input yang sangat tinggi, idealnya tidak terbatas. Ini berarti bahwa bagian rangkaian yang keluarannya digerakkan oleh op-amp umumnya dapat di-cascade tanpa satu tahap mengubah perilaku yang lain.

Pertimbangkan skema takik Bainter ini (diambil dari publikasi Perangkat Analog):

"Notch out" digerakkan oleh keluaran op-amp. Dengan demikian rangkaian ini akan memiliki impedansi keluaran yang sangat kecil. Dengan kata lain, tegangan pada "notch out" akan relatif tidak sensitif terhadap beban yang terhubung. Impedansi output ini hampir pasti akan jauh lebih rendah daripada impedansi input.

Dengan demikian, dalam fase desain, Anda dapat menganalisis beberapa sirkuit takik bertingkat secara terpisah, dan cukup gandakan fungsi transfernya. Setelah menghasilkan desain sedemikian rupa, Anda mungkin ingin mensimulasikan seluruh rangkaian dalam SPICE untuk memeriksa perilaku karena op-amp nonidealities, dll.

Referensi

• " Filter aktif memiliki takik yang stabil, dan respons dapat diatur ", dalam Electronics , 2 Oktober 1975. Artikel asli yang menguraikan sirkuit.
• " Cara Menulis Persamaan Node untuk Sirkuit Aktif ", oleh Bainter sendiri.

Inilah yang saya lakukan pada akhirnya.

Ketika membangun satu tahap Bainter, saya tahu opamp pertama adalah penyangga pembalik kesatuan. Jadi saya bisa dengan mudah memeriksa kinerjanya. Saya tahu dua tahap berikutnya adalah lulus tinggi dan rendah masing-masing. Saya tidak tahu persis frekuensi apa yang akan mereka hancurkan, tetapi secara kasar saya dapat memeriksa kinerja mereka.

Setelah Bainter disatukan, saya bisa menghitung penguatan DC dan respons langkah menggunakan Matlab. Saya mengukur dua karakteristik ini pada Bainter yang sebenarnya dan membandingkannya. Jika mereka cukup dekat, saya pindah ke tahap Bainter berikutnya dan ulangi.

Setelah ketiga tahap Bainter dibangun (untuk filter urutan ke-3), saya menyambungkannya dalam urutan keuntungan DC ke terendah.

Pada akhirnya, saya memiliki filter Chebyshev yang cukup akurat.

Terima kasih atas masukannya.