Comprender el arranque en filtros activos analógicos

" Bootstrapping " es una técnica común en filtros activos (analógicos), donde la salida del filtro se retroalimenta a un nodo que, de lo contrario, estaría conectado a tierra.

Por ejemplo, la topología Sallen Key comienza con dos secciones RC en L seguidas de un búfer de ganancia unitaria. Luego, la salida del búfer también se conecta a la base de la primera sección en L (C3 en el siguiente esquema). Se dice que esto "arranca" ese nodo.

Filtro de paso bajo Sallen-Key

Aquí hay otro ejemplo, de una antigua nota de la aplicación National Semiconductor/Texas Instruments (LB-5/snoa690), en la que el nodo de tierra de un filtro de muesca Twin-T se 'arranca' para aumentar en gran medida la Q del filtro:

Filtro de muesca con arranque

¿Cómo puedo entender el funcionamiento del 'bootstrap' de forma intuitiva?

Respuestas (3)

Una señal sinusoidal que pasa por un filtro de muesca en T se desplaza en fase.

Entonces, el arranque significa conectar el punto normalmente conectado a GND a la señal de cambio de fase amortiguada.
Entonces, la señal en la frecuencia de muesca (o cerca de ella) no solo tiene que trabajar contra GND sino también contra su propio opuesto (señal negativa).

Esto mejora el filtro (mayor Q) como se describe en la nota de la aplicación.

+1 para una explicación realmente simple, breve e intuitivamente comprensible

Un ejemplo más simple sería un seguidor de voltaje de transistor en el que se utiliza el arranque para aumentar la impedancia de entrada. Normalmente, la impedancia de entrada se ve significativamente afectada (reducida) por las resistencias de polarización R1 y R2.

Al aplicar parte de la salida a una resistencia en serie R3, la impedancia de entrada aumenta ya que aparece el mismo voltaje (o casi) en ambos lados de R3, por lo que fluye poca corriente a través de él y se reduce el efecto de las resistencias de polarización.

Con filtros activos, la situación es más complicada debido al cambio de fase. Curd da una explicación que también podría aplicarse a los filtros de paso de banda, pero no estoy seguro de que haya una forma razonable de comprender intuitivamente cómo funciona esto en el caso del S&K LPF. ¡Quizás otros saben diferente!

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Me pregunto si ha encontrado el término "bootstrapping" en relación con este circuito de filtro.

Como se muestra en la publicación anterior (MikeJ-UK), este método se utiliza para aumentar la impedancia de entrada de un circuito amplificador.

Sin embargo, para fines de filtrado, el método de retroalimentación se usa exclusivamente con el fin de aumentar el factor de calidad (polo-Q) de la función de transferencia (permitiendo así las respuestas de Butterworth y Chebyshev).

Sin tal retroalimentación, cualquier circuito de filtro RC sería pasivo con un máximo de Q=0.5.

Como puede verse, la ruta de retroalimentación no influye drásticamente en la impedancia de entrada del filtro S&K mostrado.

Para CC, la corriente de entrada es (casi) cero y para frecuencias muy altas, la corriente de entrada está determinada solo por las resistencias (con y sin retroalimentación)