Efecto de las resistencias de fuente y carga en un filtro

Para un filtro LC pasivo, las resistencias de fuente y carga son parte de las ecuaciones de diseño. Básicamente, necesita algo de absorción de energía que los Ls y Cs no proporcionan. Puede diseñar un filtro LC para que funcione con un cortocircuito o un circuito abierto en un puerto si lo desea, pero no en ambos. Esto puede ser útil si desea que un filtro LC funcione con una fuente de voltaje o corriente, o para controlar un circuito abierto como una celda piezoeléctrica o Kerr.

Un filtro activo como el Sallen Key que dibujó debe tener una impedancia de fuente de cero ohmios, pero puede tolerar cualquier impedancia de carga que pueda manejar el opamp. Cualquier impedancia de fuente aparece en serie con R1, por lo que cambia la respuesta del filtro.

Entonces, me parece que si diseñamos una función de transferencia de filtro con el segundo método, estará bien para cualquier resistencia de salida de fuente y para cualquier carga.

No, será susceptible a la impedancia de la fuente de voltaje de entrada. Si esa impedancia fuera resistiva (por ejemplo), podrías imaginar que se suma al valor de la resistencia R1. Esto reducirá el Q (factor de calidad) del circuito y aumentará la frecuencia de corte.

Sin embargo, debido a que se usa un dispositivo activo, habrá poca influencia en el rendimiento y la forma del filtro si se conecta una carga de salida. Claramente, los amplificadores operacionales solo pueden proporcionar niveles de conducción de hasta unas pocas decenas de mA, por lo que la carga agregada no debería causar que fluya ese nivel de corriente.

Al ser más práctico y comprender que muchos amplificadores operacionales pueden reducir su ganancia de bucle abierto con un valor de impedancia de carga decreciente, esto también debe tenerse en cuenta sobre cómo eso puede remodelar sutilmente la característica del filtro.

La razón por la que un filtro activo no carga la impedancia de la fuente de entrada y no se carga con la carga de salida es porque el amplificador operacional generalmente presenta una alta impedancia a la fuente (por supuesto, esto es una función de la red de entrada), y el la impedancia de salida del amplificador operacional suele ser mucho menor (> 10 x) que la impedancia de la carga.

Esto también es cierto para las redes pasivas. Pruébelo con un filtro RC simple. Haga que la impedancia "mirando hacia atrás" desde la carga (incluida la impedancia de la fuente) sea mucho más baja que la carga >10x), y verá que la carga tiene poco impacto en su respuesta de frecuencia. Lo mismo es cierto al observar la carga que el filtro RC + carga presenta a la impedancia de la fuente. Siempre que la impedancia de la fuente sea mucho menor que la carga, la carga no afectará significativamente la respuesta de frecuencia del filtro.