సాలెన్-కీ ఫిల్టర్: సర్క్యూట్, పని, ప్రయోజనాలు, అప్రయోజనాలు & దాని అప్లికేషన్లు

ఫిల్టర్‌లు కమ్యూనికేషన్ ఫీల్డ్‌లో కీలక పాత్ర పోషిస్తాయి ఎందుకంటే అవి శబ్దాన్ని తొలగిస్తాయి & పనితీరును ఆప్టిమైజ్ చేయడంలో సహాయపడతాయి. టెలికమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్స్‌లోని ఫిల్టర్‌ల అప్లికేషన్‌లు అధిక ఫ్రీక్వెన్సీ నుండి చాలా తక్కువ ఫ్రీక్వెన్సీకి భిన్నంగా ఉంటాయి. అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ BPFలకు టెలిఫోన్ సేవల్లో ఛానెల్‌ల ఎంపిక ప్రధాన పని; అయితే డేటా సేకరణ అనేది యాంటీ-అలియాసింగ్ LPFలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. యొక్క పనితీరు కోసం తక్కువ-పాస్ ఫిల్టర్ సర్క్యూట్ & యాక్టివ్ లో-పాస్ ఫిల్టర్, యాక్టివ్ ఫిల్టర్, నిష్క్రియ తక్కువ-పాస్ ఫిల్టర్ మరియు RC లో-పాస్ ఫిల్టర్ రూపకల్పన కోసం సర్క్యూట్ యొక్క కటాఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు హై-ఫ్రీక్వెన్సీ పనితీరును తెలుసుకోవడం చాలా ముఖ్యం. తక్కువ-పాస్ ఫిల్టర్‌లను సక్రియ మరియు నిష్క్రియ భాగాలతో గుర్తించడం అనేది క్రియాశీల తక్కువ-పాస్ ఫిల్టర్‌లుగా పిలువబడుతుంది. ఈ కథనం సాలెన్-కీ ఫిల్టర్, సర్క్యూట్ మరియు దాని అప్లికేషన్‌లపై సంక్షిప్త సమాచారాన్ని అందిస్తుంది.

సాలెన్-కీ ఫిల్టర్ అంటే ఏమిటి?

అత్యంత ప్రజాదరణ పొందిన యాక్టివ్ సెకండ్-ఆర్డర్ అనలాగ్ ఫిల్టర్ టోపోలాజీ అనేది సాలెన్ కీ ఫిల్టర్, దీనిని వోల్టేజ్ కంట్రోల్ వోల్టేజ్ సోర్స్ అని కూడా అంటారు. ఇవి బాగా ప్రాచుర్యం పొందాయి ఎందుకంటే వాటి కాన్ఫిగరేషన్ op-amp పనితీరుపై ఎక్కువగా ఆధారపడదని చూపుతుంది. ఇది ప్రధానంగా ఎందుకంటే కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క లాభం-బ్యాండ్‌విడ్త్ అవసరాలను తగ్గించే యాంప్లిఫైయర్‌గా కనెక్ట్ చేయబడింది. సాలెన్-కీ ఫిల్టర్ తక్కువ కాంపోనెంట్ స్ప్రెడ్, అధిక ఇన్‌పుట్ ఇంపెడెన్స్ & తక్కువ అవుట్‌పుట్ ఇంపెడెన్స్ కలిగి ఉంది, ఇది వివిధ ఫిల్టర్‌లను మధ్యవర్తి బఫర్‌లు లేకుండా కనెక్ట్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది.

సాలెన్ కీ ఫిల్టర్ సర్క్యూట్

సాలెన్ కీ ఫిల్టర్ అనేది ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్, ఇది ఆడియో సిగ్నల్ నుండి అనవసరమైన ఫ్రీక్వెన్సీలను ఫిల్టర్ చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ సర్క్యూట్ కేవలం రెండు రెసిస్టర్‌లతో రూపొందించబడింది, ఒక op-amp & రెండు కెపాసిటర్‌లు ఫీడ్‌బ్యాక్ లూప్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. భాగాల విలువల ఆధారంగా, ఈ సర్క్యూట్ తక్కువ-పాస్ ఫిల్టర్‌గా పని చేస్తుంది మరియు a అధిక-పాస్ ఫిల్టర్ . ఇక్కడ సాలెన్ కీ తక్కువ-పాస్ ఫిల్టర్ సర్క్యూట్ క్రింద చర్చించబడింది.

సాలెన్ కీ తక్కువ పాస్ ఫిల్టర్

సాలెన్-కీ LPFలో, RC భాగాలను సరిగ్గా ఎంచుకోవడం ద్వారా మెరుగైన ఫిల్టర్ పనితీరును సాధించవచ్చు. ఈ ఫిల్టర్ యొక్క ప్రధాన లక్షణాలు; స్థిరమైన ఫిల్టర్ ఆపరేషన్‌తో వోల్టేజ్ యాంప్లిఫికేషన్ & వోల్టేజ్ గెయిన్ కంట్రోల్. యూనిటీ గెయిన్ కోసం సాలెన్ కీ తక్కువ పాస్ ఫిల్టర్ స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం క్రింద చూపబడింది. ఈ సర్క్యూట్ సిరీస్‌లో రెండు RC ఫిల్టర్ విభాగాలను సమర్థవంతంగా కలిగి ఉంది; అయినప్పటికీ, మొదటి దశ కెపాసిటర్‌తో అవుట్‌పుట్ ద్వారా బూట్‌స్ట్రాప్ చేయబడుతుంది.

రెండవ ఆర్డర్ LPS కోసం సాధారణ బదిలీ ఫంక్షన్ (T.F).

H(లు) = Kω ² 0/S ² + (ω0/Q)S+ ω ² 0 —–(1)

ఎక్కడ:

'K' అనేది లాభ కారకం,

'ω0' అనేది రేడియన్లు/s లోపల ఉండే లక్షణ పౌనఃపున్యం.

‘Q’ అనేది నాణ్యతా అంశం.

S = jω.

2వ-ఆర్డర్ సాలెన్-కీ తక్కువ పాస్ ఫిల్టర్ బదిలీ ఫంక్షన్‌ను పై సాధారణ సమీకరణం వలె అదే రూపంలో వ్రాయవచ్చు.

H(లు) = (K/ R1R2 C1C2)/ S ² +[( 1/R1+1/R2) 1/ C1 +(1- K/ R2C2]S + 1/ R1R2C1C2 —–(2)

పై రెండు సమీకరణాలను సమం చేయడం ద్వారా, మేము కట్-ఆఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ & నాణ్యత కారకాల సమీకరణాలను పొందవచ్చు.

సాలెన్ కీ ఫిల్టర్ సమీకరణం యొక్క కటాఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ fc = 1/2π√ R1R2 C1C2.

సాలెన్ కీ ఫిల్టర్ 'Q' యొక్క Q ఫ్యాక్టర్ √R1R2 C1C2/ R1C1+R2C1+ R1C2 (1-K).

లాభం సమీకరణం నాన్-ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్‌ను పోలి ఉంటుంది.

K = 1+ R3/R4

అదేవిధంగా, సాలెన్ కీ హై-పాస్ ఫిల్టర్‌ను భర్తీ చేయడం ద్వారా రూపొందించవచ్చు కెపాసిటర్లు కి బదులు రెసిస్టర్లు .

సాలెన్ కీ ఫిల్టర్ ఎలా పని చేస్తుంది?

నియంత్రిత సానుకూల ఫీడ్‌బ్యాక్‌తో ఫిల్టర్ యొక్క Q ఫ్యాక్టర్‌ను మెరుగుపరచడం కోసం రెండవ-ఆర్డర్ యాక్టివ్ ఫిల్టర్‌లను అమలు చేయడం ద్వారా సాలెన్-కీ టోపోలాజీ పని చేస్తుంది. ఇతర సక్రియ ఫిల్టర్ టోపోలాజీలతో పోలిస్తే ఈ టోపోలాజీ చాలా సులభం. ఇది రెండు రెసిస్టర్‌లతో కూడిన ఒకే నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-ఆంప్ ఆధారంగా యాక్టివ్ ఫిల్టర్ డిజైన్.

సాలెన్-కీ ఫిల్టర్ ప్రయోజనాలు

సాలెన్ కీ ఫిల్టర్ యొక్క ప్రయోజనాలు క్రింది వాటిని కలిగి ఉన్నాయి.

• సింగిల్ op-amp & RC భాగాలతో సహా సాలెన్-కీ ఫిల్టర్ డిజైన్ చాలా సులభం.
• ఈ ఫిల్టర్‌లు ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ కంటే ఎక్కువ అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ను పెంచగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి.
• అధిక ఇన్‌పుట్ & తక్కువ అవుట్‌పుట్ ఇంపెడెన్స్ సాలెన్-కీ ఫిల్టర్‌ల క్యాస్కేడింగ్‌ను చాలా సులభతరం చేస్తుంది.
• సాలెన్-కీ ఫిల్టర్‌లోని op-amp ఫిల్టర్ లక్షణాలపై RC భాగం యొక్క ప్రభావాన్ని జయించడంలో సహాయపడుతుంది.
• ఈ ఫిల్టర్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ పరిధి విస్తృతమైనది.
• ఈ ఫిల్టర్‌లోని op-ampని నాన్-ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్‌గా లేదా యూనిటీ గెయిన్ బఫర్‌గా అమర్చవచ్చు.
• ఈ ఫిల్టర్‌లు వివిధ దశలు & విభిన్న లాభాలను కలిగి ఉంటాయి.
• సాలెన్-కీ ఫిల్టర్ స్థిరత్వం బాగుంది.
• ఈ ఫిల్టర్ డిజైన్‌ను అర్థం చేసుకోవడం చాలా సులభం.
• a యొక్క వినియోగం నాన్-ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్ వోల్టేజ్ లాభం పెంచవచ్చు.
• మొదటి & రెండవ-ఆర్డర్ ఆధారిత ఫిల్టర్‌లు రెండూ సులభంగా కలిసి క్యాస్కేడ్ చేయబడతాయి.
• ప్రతి RC దశలో విభిన్న వోల్టేజ్ లాభం ఉంటుంది.

ది సాలెన్ కీ ఫిల్టర్ యొక్క ప్రతికూలతలు కింది వాటిని చేర్చండి.

• F0 & Qలో కాంపోనెంట్ విలువల పరస్పర చర్య కారణంగా సాలెన్-కీ ఫిల్టర్ సులభంగా ట్యూన్ చేయబడదు.
• తక్కువ గరిష్ట 'Q' విలువను పొందవచ్చు.
• సాలెన్ కీ ఫిల్టర్ కాంపోనెంట్ వైవిధ్యాలు & టాలరెన్స్‌లకు చాలా సున్నితంగా ఉంటుంది, అంటే వాస్తవ రెసిస్టర్‌లు & కెపాసిటర్ల విలువలు ఆదర్శ విలువలకు భిన్నంగా ఉంటాయి & వృద్ధాప్యం, తేమ & ఉష్ణోగ్రత వంటి విభిన్న కారకాల కారణంగా అవి చివరికి మారవచ్చు. ఇది ఫిల్టర్ యొక్క స్థిరత్వం & ఖచ్చితత్వాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది.
• ఇది వక్రీకరణ మరియు శబ్దం నుండి వచ్చే అవకాశం ఉంది కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ . కాబట్టి కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క లక్షణాలు & నాణ్యత సాలెన్ కీ ఫిల్టర్ పనితీరును అలాగే అవుట్‌పుట్‌ను ప్రభావితం చేయవచ్చు.
• సాలెన్-కీ ఫిల్టర్ రూపకల్పనలో, ఈ డిజైన్‌లో op-ampని ఉపయోగించడం వలన వోల్టేజ్ లాభం & మాగ్నిఫికేషన్ కారకం దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటాయి.
• నాన్-ఇన్వర్టింగ్ op-amp యొక్క కాన్ఫిగరేషన్‌ను ఉపయోగించడం వలన, వోల్టేజ్ లాభం ఎల్లప్పుడూ 1 కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది, కానీ తప్పనిసరిగా 3 కంటే తక్కువగా ఉండాలి, లేదంటే అది అస్థిరంగా మారుతుంది.

సాలెన్-కీ ఫిల్టర్ అప్లికేషన్స్

సాలెన్ కీ ఫిల్టర్ యొక్క అప్లికేషన్‌లు క్రింది వాటిని కలిగి ఉంటాయి.

• ఒక చిన్న Q కారకం అవసరమైనప్పుడు, శబ్దం తిరస్కరణకు ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడినప్పుడు, & ఫిల్టర్ దశ యొక్క నాన్-ఇన్వర్టింగ్ లాభం అవసరమైనప్పుడు సాలెన్-కీ ఫిల్టర్‌కు ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడుతుంది.
• ఈ ఫిల్టర్ LPF, HPF మరియు వంటి అధిక-ఆర్డర్ ఫిల్టర్ సర్క్యూట్‌లను అమలు చేయడానికి ఉపయోగించే ప్రాథమిక బిల్డింగ్ బ్లాక్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది BPF సర్క్యూట్లు.
• ఈ ఫిల్టర్ టోన్ కంట్రోల్, ఈక్వలైజేషన్, సింథసిస్, వంటి ఆడియో సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్‌లోని వివిధ అప్లికేషన్‌ల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది. మాడ్యులేషన్ , మరియు శబ్దం తగ్గింపు.
• ఎన్వలప్, కంట్రోల్ వోల్టేజ్ లేదా ఓసిలేటర్ వంటి అదనపు సిగ్నల్ ద్వారా Q ఫ్యాక్టర్ లేదా కటాఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీని డైనమిక్‌గా మార్చడం ద్వారా ఆడియో సిగ్నల్‌ను మాడ్యులేట్ చేయడానికి/సింథసైజ్ చేయడానికి ఈ ఫిల్టర్ ఉపయోగించబడుతుంది.

అందువలన, ఇది సాలెన్-కీ ఫిల్టర్ యొక్క అవలోకనం (సాలెన్ కీ టోపోలాజీ) లేదా LPS, HPS, BPS మరియు BSF వలె కాన్ఫిగర్ చేయగల అత్యంత ప్రజాదరణ పొందిన యాక్టివ్ సెకండ్-ఆర్డర్ LPFలలో ఒకటైన సాలెన్ మరియు కీ ఫిల్టర్. ఈ సాలెన్-కీ టోపోలాజీ బటర్‌వర్త్, చెబిషెవ్ & బెస్సెల్ వంటి వివిధ ఫిల్టర్ ట్యూనింగ్‌లను అమలు చేయడంలో సహాయపడుతుంది. ఈ ఫిల్టర్ VCVS (వోల్టేజ్-నియంత్రిత వోల్టేజ్ మూలం) వంటి వడపోత లక్షణాలతో సహా ఉంటుంది; మంచి స్థిరత్వం, తక్కువ అవుట్‌పుట్ ఇంపెడెన్స్ & అధిక ఇన్‌పుట్ ఇంపెడెన్స్. సాలెన్-కీ తక్కువ పాస్ ఫిల్టర్ అనేక కారణాల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది; సరళమైన డిజైన్, ఫిల్టర్ క్యాస్కేడింగ్, విస్తృత శ్రేణి ఫ్రీక్వెన్సీ, వోల్టేజ్ లాభం నియంత్రణ, బహుళ దశలు, హై-ఆర్డర్ ఫిల్టర్ డిజైన్, స్థిరత్వం & విభిన్న లాభాలు. ఇక్కడ మీ కోసం ఒక ప్రశ్న ఉంది, తక్కువ-పాస్ ఫిల్టర్ యొక్క పని ఏమిటి?