Filtro de clave de paso bajo Sallen con suministro único para transmisión de audio

He utilizado el diseño de la herramienta de filtro TI para hacer un filtro de paso bajo clave de sallen, hay cuatro etapas de amplificadores operacionales. Pero las herramientas de filtro no han calculado el condensador de acoplamiento de CA que debe incluirse después de cada etapa. Estamos amplificando la señal de audio, por lo tanto, tanto el ciclo positivo como el negativo necesitan amplificación. De lo contrario, el voltaje de CC que se genera después de cada etapa hará que la amplificación sea asimétrica. (El esquema se adjunta a continuación)

¿Tenemos que insertar manualmente el condensador de acoplamiento de CA o su provisión en el software de diseño de filtro que desconozco?

Saludos,ingrese la descripción de la imagen aquí

Editar: después de leer los comentarios, hice cambios en el circuito. Luego realicé simulación en el Multisim. Estoy simulando solo la primera etapa del circuito. Y está funcionando de acuerdo con el diseño. ¿Alguien puede explicar que agregar una resistencia de 100K ohmios entre el terminal inversor y el no inversor está resolviendo el problema? En mi diseño anterior, hice un amplificador inversor con un solo suministro, pero V/2 (polarización de CC) solo se administró al terminal no inversor del amplificador operacional. Estaba aplicando la misma lógica para la configuración de la tecla Salley

Configuración de la llave Sallen

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si usara etapas Sallen-Key de ganancia unitaria, no sería necesario usar condensadores de acoplamiento. Más que eso, solo la primera etapa requeriría la necesaria polarización de CC de entrada de voltaje medio.
NO está "agregando una resistencia de 100K ohmios entre el terminal inversor y no inversor". Está conectando V1 a C1 a 1.65V para darle a Vin + el mismo voltaje de entrada de CM que R1. (ignorando los errores de corriente de polarización de Iin)

Respuestas (5)

Cuando se utilizan amplificadores operacionales de suministro único para la amplificación de CA, como filtros, es necesario proporcionar un voltaje de compensación, ya que un amplificador de suministro único no puede proporcionar una señal negativa. Por lo general, esto se hace generando una pseudotierra aproximadamente a mitad de camino entre la tierra y el voltaje de la fuente de alimentación. Para un filtro de paso bajo que está diseñado para rechazar todas las señales de CA y solo pasar el componente de CC, esto puede no ser necesario, o si la señal tiene una compensación adecuada que permite la operación en el componente de CA.

No me he molestado en analizar las secciones de su filtro, pero si la ganancia de baja frecuencia es mayor que uno, la ganancia en cascada puede causarle problemas. Sin embargo, no puede simplemente agregar topes de bloqueo entre etapas a menos que proporcione un pseudoterreno para hacer referencia a la señal de cada sección. Además, dado que no hay una ruta de CC en la rama no inversora del filtro, agregar una tapa de bloqueo hará que el simulador vomite, y un circuito real se desviará a un nivel de saturación u otro.

Entonces, no, no puede simplemente agregar topes de bloqueo.

Además, cualquier tapa de bloqueo agregará un componente de paso alto al filtro, por lo que se caracterizará como un filtro de paso de banda.

Su ganancia de CC es solo 2 por etapa, por lo que solo la entrada y la salida necesitan acoplamiento de CA.

Elija C de =1/(2pi * f *R) para la carga de salida y los valores R de entrada y luego la polarización de CC para la entrada. por ejemplo, 100K

ingrese la descripción de la imagen aquí

Hice una simulación en línea después de hacer los cambios que hiciste. Está funcionando según el diseño. ¿Puede explicar la lógica de conectar V / 2 (Vcm1) a la terminal inversora y no inversora y conectar la resistencia entre las dos? En mi diseño anterior, hice un amplificador inversor con un solo suministro, pero V/2 (polarización de CC) solo se administró al terminal no inversor del amplificador operacional. Estaba aplicando la misma lógica para la configuración de la tecla Salley.
ambas entradas deben tener una entrada de CC a Vcc/2 para estar dentro del rango de Vcm y un diferencial de 0 V para que la salida permanezca en el rango lineal
Hay cuatro etapas, cada una de las cuales tiene una ganancia de 2. ¿Tengo que conectar el condensador de acoplamiento de CA entre cada etapa también o solo entre la entrada y la salida como lo ha hecho?
¿Por qué cada etapa?
Creo que un Lowpass, Multiple Feedback, Bessel funcionaría mucho mejor para el retraso de grupo, Td sin pico a diferencia de 2x Td en el corte f para Butterworth de octavo orden . Sería un Td plano. ¿Por qué no define TODAS las especificaciones primero y luego las diseña? Por ejemplo, entrada de sensor, ganancia de Vcm, ondulación de banda de paso, CMRR. rechazo bandstop, Td Vcc Vee sig fuente y rango de salida, etc.
Cómo afectaría el retardo de grupo al rendimiento del audio, ya que nuestro oído no puede descifrar la diferencia de fase.

El diseño que muestras allí no es lo suficientemente grande como para verlo bien.

Puedo ver que cada etapa tiene una ganancia de más de 1, por lo que se amplificará cualquier CC en la entrada. En ese caso, deberá aislar cada etapa con un capacitor de acoplamiento y proporcionar una polarización de CC para cada etapa.

Probablemente pueda reducir la cantidad de componentes requeridos simplemente colocando un capacitor en serie en la entrada junto con dos resistencias para proporcionar una polarización de medio riel. Luego, si coloca un capacitor en serie con la parte inferior de las resistencias que definen la ganancia, cada etapa puede tomar el sesgo de la etapa anterior. (No puedo leer el designador de referencia).

Para eso está Vcm. Ajústelo a la baranda central.

Ahora utilícelo para hacer referencia a su entrada y salida, o a la entrada y salida del par de CA.

Con un condensador de desacoplamiento, un factor de 10 es suficiente. Configure su frecuencia RC -3dB un factor de 10 más bajo que el audio más bajo que desea pasar a través del filtro.

Hmm, el paso bajo implica acoplamiento de CC.

En trabajos de audio eso no suele ser necesario por lo que podrías añadir condensadores de desacoplamiento.

Dado que cada etapa tiene una ganancia de 2x, entonces tiene un error máximo de compensación de entrada de 16x de la primera etapa. Con el desacoplamiento entre etapas, su error amplificado sería solo 2 veces el error de compensación de la última etapa o ninguno con un capacitor de salida final.

Consideraría un límite de entrada y uno en el medio lo suficientemente grande como para cubrir el corte de baja frecuencia deseado dada la impedancia de la red de retroalimentación. Esto daría como resultado un máximo de 4 veces el error de compensación y un acoplamiento de salida de CC directa sin condensador.

La selección de amplificadores operacionales y resistencias de alta calidad podría ser otra alternativa para mantener el error de compensación de 16x dentro de límites viables a través de las variaciones de temperatura y suministro.