सैलेन-कुंजी फ़िल्टर: सर्किट, कार्य, लाभ, हानि और इसके अनुप्रयोग

फ़िल्टर संचार क्षेत्र में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं क्योंकि वे शोर को दूर करते हैं और प्रदर्शन को अनुकूलित करने में मदद करते हैं। दूरसंचार प्रणालियों के भीतर फिल्टर के अनुप्रयोग उच्च से बहुत कम आवृत्ति तक भिन्न होंगे। टेलीफोन सेवाओं के भीतर चैनलों का चयन उच्च-आवृत्ति बीपीएफ के लिए एक मुख्य कार्य है; जबकि डेटा अधिग्रहण एंटी-अलियासिंग एलपीएफ पर निर्भर करता है। के प्रदर्शन के लिए लो पास फिल्टर सर्किट और सक्रिय कम-पास फिल्टर, सक्रिय फिल्टर, निष्क्रिय कम-पास फिल्टर और आरसी कम-पास फिल्टर के डिजाइन के लिए सर्किट की कटऑफ आवृत्ति और उच्च-आवृत्ति प्रदर्शन को जानना बहुत महत्वपूर्ण है। कम-पास फिल्टर जिन्हें केवल सक्रिय और निष्क्रिय घटकों के साथ पहचाना जाता है उन्हें सक्रिय कम-पास फिल्टर के रूप में जाना जाता है। यह आलेख सैलेन-की फ़िल्टर, सर्किट और उसके अनुप्रयोगों पर संक्षिप्त जानकारी प्रदान करता है।

सैलेन-कुंजी फ़िल्टर क्या है?

सबसे लोकप्रिय सक्रिय द्वितीय-क्रम एनालॉग फ़िल्टर टोपोलॉजी एक सैलेन कुंजी फ़िल्टर है जिसे वोल्टेज नियंत्रण वोल्टेज स्रोत भी कहा जाता है। ये बहुत लोकप्रिय हैं क्योंकि इनका कॉन्फ़िगरेशन दिखाएगा कि यह ऑप-एम्प प्रदर्शन पर बहुत अधिक निर्भर नहीं है। इसका मुख्य कारण यह है कि ऑपरेशनल एंप्लीफायर एक एम्पलीफायर के रूप में जुड़ा हुआ है जो परिचालन एम्पलीफायर की लाभ-बैंडविड्थ आवश्यकताओं को कम करता है। सैलेन-की फिल्टर में कम घटक प्रसार, उच्च इनपुट प्रतिबाधा और कम आउटपुट प्रतिबाधा है, जो विभिन्न फिल्टर को मध्यस्थ बफ़र्स के बिना कनेक्ट करने की अनुमति देता है।

सैलेन कुंजी फ़िल्टर सर्किट

सैलेन कुंजी फ़िल्टर एक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट है, जिसका उपयोग ऑडियो सिग्नल से अनावश्यक आवृत्तियों को फ़िल्टर करने के लिए किया जाता है। यह सर्किट केवल दो प्रतिरोधों, एक ऑप-एम्प और दो कैपेसिटर के साथ डिज़ाइन किया गया है जो एक फीडबैक लूप बनाते हैं। घटकों के मूल्यों के आधार पर, यह सर्किट कम-पास फ़िल्टर और के रूप में कार्य कर सकता है उच्च पास फिल्टर . यहां सैलेन कुंजी लो-पास फ़िल्टर सर्किट पर नीचे चर्चा की गई है।

सैलेन कुंजी लो पास फ़िल्टर

सैलेन-की एलपीएफ में, आरसी घटकों का उचित चयन करके बेहतर फ़िल्टर प्रदर्शन प्राप्त किया जा सकता है। इस फ़िल्टर की मुख्य विशेषताएं हैं; स्थिर फ़िल्टर संचालन के साथ वोल्टेज प्रवर्धन और वोल्टेज लाभ नियंत्रण। एकता लाभ के लिए सैलेन कुंजी निम्न पास फ़िल्टर योजनाबद्ध आरेख नीचे दिखाया गया है। इस सर्किट में श्रृंखला में प्रभावी रूप से दो आरसी फ़िल्टर अनुभाग हैं; हालाँकि, पहले चरण में कैपेसिटर को आउटपुट के माध्यम से बूटस्ट्रैप किया जाता है।

दूसरे क्रम के एलपीएस के लिए सामान्य स्थानांतरण फ़ंक्शन (टी.एफ.) है

एच(एस) = केω ² 0/एस ² + (ω0/Q)S+ ω ² 0—–(1)

कहाँ:

'K' लाभ कारक है,

'ω0' रेडियन/एस के भीतर विशेषता आवृत्ति है।

'Q' गुणवत्ता कारक है।

एस = जेω.

दूसरे क्रम के सैलेन-की लो पास फिल्टर ट्रांसफर फ़ंक्शन को उपरोक्त सामान्य समीकरण के समान रूप में लिखा जा सकता है।

एच(एस) = (के/आर1आर2 सी1सी2)/ एस ² +[( 1/आर1+1/आर2) 1/ सी1 +(1- के/ आर2सी2]एस + 1/ आर1आर2सी1सी2 —–(2)

उपरोक्त दो समीकरणों को बराबर करके, हम कट-ऑफ आवृत्ति और गुणवत्ता कारक समीकरण प्राप्त कर सकते हैं।

सैलेन कुंजी फ़िल्टर समीकरण की कटऑफ़ आवृत्ति fc = 1/2π√ R1R2 C1C2 है।

सैलेन कुंजी फ़िल्टर 'Q' का Q कारक √R1R2 C1C2/ R1C1+R2C1+ R1C2 (1-K) है।

लाभ समीकरण एक गैर-इनवर्टिंग एम्पलीफायर के समान है।

के = 1+ आर3/आर4

इसी प्रकार, एक सैलेन कुंजी हाई-पास फ़िल्टर को प्रतिस्थापित करके डिज़ाइन किया जा सकता है संधारित्र की जगह प्रतिरोधों .

सैलेन कुंजी फ़िल्टर कैसे काम करता है?

सैलेन-की टोपोलॉजी नियंत्रित सकारात्मक प्रतिक्रिया के साथ फिल्टर के क्यू कारक को बढ़ाने के लिए दूसरे क्रम के सक्रिय फिल्टर को लागू करके काम करती है। यह टोपोलॉजी अन्य सक्रिय फ़िल्टर टोपोलॉजी की तुलना में बहुत सरल है। यह एक सक्रिय फ़िल्टर डिज़ाइन है जो दो प्रतिरोधों के साथ एकल नॉन-इनवर्टिंग ऑप-एम्प पर आधारित है।

सैलेन-कुंजी फ़िल्टर लाभ

सैलेन कुंजी फ़िल्टर के फायदों में निम्नलिखित शामिल हैं।

• सैलेन-की फ़िल्टर डिज़ाइन एकल ऑप-एम्प और आरसी घटकों सहित बहुत सरल है।
• ये फिल्टर आउटपुट वोल्टेज को इनपुट वोल्टेज से अधिक बढ़ाने में सक्षम हैं।
• उच्च इनपुट और कम आउटपुट प्रतिबाधा सैलेन-की फिल्टर को कैस्केडिंग को बहुत आसान बनाती है।
• सैलेन-की फ़िल्टर में ऑप-एम्प फ़िल्टर विशेषताओं पर आरसी घटक के प्रभाव को जीतने में सहायता करता है।
• इन फ़िल्टर की आवृत्ति सीमा विस्तृत है।
• इस फ़िल्टर के भीतर ऑप-एम्प को गैर-इनवर्टिंग एम्पलीफायर या यूनिटी गेन बफर के रूप में व्यवस्थित किया जा सकता है।
• इन फ़िल्टर के विभिन्न चरण और विभिन्न लाभ हैं।
• सैलेन-की फ़िल्टर स्थिरता अच्छी है।
• इस फ़िल्टर डिज़ाइन को समझना सरल है।
• ए का उपयोग गैर-इनवर्टिंग एम्पलीफायर वोल्टेज लाभ बढ़ा सकता है।
• पहले और दूसरे क्रम के दोनों फिल्टरों को एक साथ आसानी से कैस्केड किया जा सकता है।
• प्रत्येक आरसी चरण में एक अलग वोल्टेज लाभ शामिल हो सकता है।

सैलेन कुंजी फ़िल्टर के नुकसान निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

• F0 और Q पर घटक मानों की परस्पर क्रिया के कारण सैलेन-की फ़िल्टर आसानी से ट्यून नहीं किया जाता है।
• निम्न अधिकतम 'Q' मान प्राप्य है।
• सैलेन कुंजी फ़िल्टर घटक विविधताओं और सहनशीलता के प्रति बहुत संवेदनशील है, जिसका अर्थ है कि वास्तविक प्रतिरोधक और कैपेसिटर मान आदर्श मानों से भिन्न होंगे और वे उम्र बढ़ने, आर्द्रता और तापमान जैसे विभिन्न कारकों के कारण अंततः बदल सकते हैं। यह फ़िल्टर की स्थिरता और सटीकता को प्रभावित कर सकता है।
• यह विरूपण और शोर के प्रति संवेदनशील है ऑपरेशनल एंप्लीफायर . इसलिए परिचालन एम्पलीफायर की विशेषताएं और गुणवत्ता सैलेन कुंजी फ़िल्टर के प्रदर्शन के साथ-साथ आउटपुट को भी प्रभावित कर सकती हैं।
• सैलेन-कुंजी फ़िल्टर के डिज़ाइन में, इस डिज़ाइन में एक ऑप-एम्प के उपयोग के कारण वोल्टेज लाभ और आवर्धन कारक निकटता से संबंधित हैं।
• 0.5 से बड़े लगभग किसी भी गुणवत्ता कारक मान को महसूस किया जा सकता है क्योंकि गैर-इनवर्टिंग ऑप-एम्प के कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग करते हुए, वोल्टेज लाभ हमेशा 1 से अधिक होगा लेकिन 3 से नीचे होना चाहिए, अन्यथा यह अस्थिर हो जाएगा।

सैलेन-कुंजी फ़िल्टर अनुप्रयोग

सैलेन कुंजी फ़िल्टर के अनुप्रयोगों में निम्नलिखित शामिल हैं।

• जब भी छोटे क्यू कारक की आवश्यकता होती है, शोर अस्वीकृति को प्राथमिकता दी जाती है, और फ़िल्टर चरण का गैर-इनवर्टिंग लाभ आवश्यक होता है, तो आमतौर पर सैलेन-की फ़िल्टर को प्राथमिकता दी जाती है।
• इस फ़िल्टर का उपयोग बुनियादी बिल्डिंग ब्लॉक के रूप में किया जाता है जिसका उपयोग एलपीएफ, एचपीएफ और जैसे उच्च-क्रम फ़िल्टर सर्किट को लागू करने के लिए किया जाता है बीपीएफ सर्किट.
• इस फ़िल्टर का उपयोग ऑडियो सिग्नल प्रोसेसिंग जैसे टोन नियंत्रण, इक्वलाइज़ेशन, संश्लेषण, के भीतर विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है। मॉडुलन , और शोर में कमी।
• इस फिल्टर का उपयोग एक लिफाफे, एक नियंत्रण वोल्टेज, या एक ऑसीलेटर जैसे अतिरिक्त सिग्नल के माध्यम से गतिशील रूप से क्यू कारक या कटऑफ आवृत्ति को बदलकर ऑडियो सिग्नल को मॉड्यूलेट/संश्लेषित करने के लिए किया जाता है।

इस प्रकार, यह है सैलेन-कुंजी फ़िल्टर (सैलेन कुंजी टोपोलॉजी) का अवलोकन या सैलेन और की फिल्टर जो बहुत लोकप्रिय सक्रिय दूसरे क्रम के एलपीएफ में से एक है जिसे एलपीएस, एचपीएस, बीपीएस और बीएसएफ के रूप में कॉन्फ़िगर किया जा सकता है। यह सैलेन-की टोपोलॉजी बटरवर्थ, चेबीशेव और बेसेल जैसी विभिन्न फ़िल्टर ट्यूनिंग को लागू करने में मदद करती है। यह फ़िल्टर VCVS (वोल्टेज-नियंत्रित वोल्टेज स्रोत) के समान है जिसमें फ़िल्टर विशेषताएँ शामिल हैं; अच्छी स्थिरता, कम आउटपुट प्रतिबाधा और उच्च इनपुट प्रतिबाधा। सैलेन-की लो पास फ़िल्टर का उपयोग कई कारणों से किया जाता है जैसे; सरल डिज़ाइन, फ़िल्टर कैस्केडिंग, आवृत्ति की एक विस्तृत श्रृंखला, वोल्टेज लाभ नियंत्रण, कई चरण, उच्च-क्रम फ़िल्टर डिज़ाइन, स्थिरता और विभिन्न लाभ। यहां आपके लिए एक प्रश्न है कि लो-पास फिल्टर का कार्य क्या है?