Diseño de filtro con consulta Opamps

En teoría, puede construir tantas etapas como desee con un solo amplificador, y AFAIR, he visto un diseño de 5 etapas implementado solo para aclarar el punto, PERO se vuelve cada vez más difícil de "realizar" (= construir) a medida que agrega etapas alrededor de un solo amplificador. Para obtener las proporciones correctas de los componentes se requieren valores de componentes cada vez más precisos y componentes cada vez más estables. Los condensadores son difíciles de conseguir con una precisión extremadamente alta y las resistencias son solo un poco mejores. Para un diseño de dos o tres etapas, en la mayoría de los casos se puede manejar con 1% de partes. Más allá de eso, comienza la diversión.

Nota: "Polo" se usa generalmente aquí en lugar de decir "polo o cero según corresponda..." en cada caso.

Si bien teóricamente obtendrá el mismo resultado de un filtro de paso de banda conectando etapas en cascada en cualquier orden, encontrará que, en casos límite, aspectos como la etapa Q y la magnitud de la señal tendrán algún efecto. Lo mismo se aplica al orden de etapas en un paso bajo o alto de múltiples etapas.

Sus circuitos son inusuales al proporcionar ganancia por separado para el amplificador. Esto es aceptable, pero la norma es utilizar un búfer de ganancia unitaria en esta aplicación: el amplificador Vout está conectado a la entrada inversora del amplificador. La adición de ganancia también afectará al filtro Q y terminará sin darse cuenta de un polinomio de filtro clásico si modifica la ganancia, suponiendo que el diseñador implementó un filtro 'adecuado' en primer lugar. En el caso del diseño multipolar, variar la ganancia arbitrariamente como se muestra influirá en la "forma" de la respuesta resultante en lugar de solo en su amplitud.

Para diseños de uno y dos polos que necesitan un búfer de ganancia unitaria, puede usar un seguidor de emisor de 1 transistor con resultados generalmente aceptables. Como se muestra a continuación, los resultados con un transistor con una ganancia relativamente baja son inferiores a los resultados generalmente disponibles con un amplificador operacional, pero aun así pueden ser muy útiles.

El diagrama de arriba es de esta muy buena página -
Productos de Elliott Sound: Filtros activos - Características, Topologías, Ejemplos

Mucho más sobre lo anterior, y relacionado, aquí - Búsqueda de gárgolas.

(1) En lo que se refiere a un circuito de primer orden, no hay alternativas. Por lo tanto, el paso bajo de primer orden que se muestra no tiene una respuesta "Butterworth". La aproximación de Butterworth es válida solo para órdenes de segundo orden o superiores.

(2) Para una respuesta de Butterworth de segundo orden, no puede simplemente agregar otra sección RC (en el primer circuito) porque, en este caso, la distribución de polos no permite polos complejos (necesarios para Butterworth). Por esta razón, como se muestra en el segundo circuito, debemos tener una especie de retroalimentación positiva para realizar un par de polos complejos.

(3) Para tales circuitos de paso bajo de segundo orden, hay muchas alternativas con (a) amplificadores de ganancia infinita (opamps sin retroalimentación interna), (b) amplificadores de ganancia fija (como en su caso) o (c) bloques de ganancia unitaria . Cada alternativa tiene sus pros y sus contras. La ventaja de la alternativa que se muestra con un gas de ganancia finita y fija es la ventaja de los componentes de filtro iguales, sin embargo, es importante tener el valor de ganancia correcto (por lo tanto, el recipiente que se muestra).