Введение

Топология электронного фильтра

Топология Sallen–Key – это топология электронного фильтра, используемая для реализации активных фильтров второго порядка, особенно ценная благодаря своей простоте. Она представляет собой вырожденную форму топологии фильтра с управляемым источником напряжения (VCVS). Она была предложена Р. П. Салленом и Э. Л. Кием из Лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института в 1955 году.

Объяснение действия

ВСВС-фильтр использует усилитель напряжения с практически бесконечным входным сопротивлением и нулевым выходным сопротивлением для реализации двухполюсного фильтра нижних, верхних, полосового, режекторного или всефазного частотного отклика. ВСВС-фильтр позволяет достичь высокого коэффициента качества и усиления в полосе пропускания без использования индуктивностей. ВСВС-фильтр также обладает преимуществом независимости: ВСВС-фильтры можно каскадно соединять, не опасаясь, что настройка одной ступени повлияет на другие. Фильтр Саллена — Ки является разновидностью ВСВС-фильтра, использующего усилитель с единичным коэффициентом усиления (то есть буферный усилитель).

История и реализация

В 1955 году Саллен и Ки использовали усилители на вакуумных лампах с катодным повторителем; катодный повторитель является разумным приближением к усилителю с коэффициентом усиления по напряжению, равным единице. В современных аналоговых фильтрах могут использоваться операционные усилители (также называемые ОУ). Благодаря высокому входному сопротивлению и легко настраиваемому коэффициенту усиления, операционный усилитель в стандартной неинвертирующей схеме часто применяется в реализациях VCVS. В схемах фильтров Саллена — Ки часто используется ОУ, настроенный как повторитель напряжения; однако, повторители на эмиттере или источнике также являются распространенным выбором для буферного усилителя.

Чувствительность к допущениям компонентов

Фильтры VCVS относительно устойчивы к разбросу параметров компонентов, но для достижения высокого коэффициента качества может потребоваться либо значительный разброс номиналов компонентов, либо высокое усиление усилителя. Например, использование резисторов с большими номиналами приведет к увеличению шума в схеме и, одновременно, к возникновению напряжения смещения постоянного тока на выходе операционных усилителей с биполярными входными транзисторами.