Filter memainkan peran penting dalam bidang komunikasi karena menghilangkan kebisingan & membantu mengoptimalkan kinerja. Penerapan filter dalam sistem telekomunikasi akan berbeda dari frekuensi tinggi hingga sangat rendah. Pemilihan saluran dalam layanan telepon merupakan tugas utama BPF frekuensi tinggi; sementara akuisisi data bergantung pada LPF anti-aliasing. Untuk kinerja filter lolos rendah rangkaian & filter low-pass aktif, sangat penting untuk mengetahui frekuensi cutoff rangkaian dan kinerja frekuensi tinggi untuk merancang filter aktif, filter low-pass pasif, dan filter low-pass RC. Filter low-pass yang diidentifikasi hanya dengan komponen aktif dan pasif dikenal sebagai filter low-pass aktif. Artikel ini memberikan informasi singkat tentang Filter Sallen-Key, rangkaian, dan aplikasinya.

Apa itu Filter Sallen-Key?

Topologi filter analog orde kedua aktif yang paling populer adalah Sallen Key Filter yang juga disebut sumber tegangan kontrol tegangan. Ini sangat populer karena konfigurasinya menunjukkan bahwa konfigurasinya tidak terlalu bergantung pada kinerja op-amp. Hal ini terutama karena penguat operasional dihubungkan sebagai penguat yang mengurangi kebutuhan penguatan-bandwidth penguat operasional. Filter Sallen-Key memiliki penyebaran komponen yang rendah, impedansi masukan yang tinggi & impedansi keluaran yang rendah, yang memungkinkan berbagai filter dihubungkan tanpa buffer perantara.

Rangkaian Filter Kunci Sallen

Filter kunci Sallen adalah sirkuit elektronik yang digunakan untuk menyaring frekuensi yang tidak perlu dari sinyal audio. Rangkaian ini dirancang secara sederhana dengan dua resistor, sebuah op-amp & dua kapasitor yang membentuk loop umpan balik. Berdasarkan nilai komponennya, rangkaian ini dapat bertindak sebagai low-pass filter dan a pass filter tinggi . Berikut rangkaian filter low-pass kunci Sallen dibahas di bawah ini.

Filter Akses Rendah Kunci Sallen

Pada LPF Sallen-Key, kinerja filter yang lebih baik dapat dicapai dengan memilih komponen RC yang tepat. Fitur utama dari filter ini adalah; amplifikasi tegangan & kontrol penguatan tegangan dengan operasi filter yang stabil. Diagram skema filter lolos rendah Sallen Key untuk penguatan kesatuan ditunjukkan di bawah ini. Sirkuit ini memiliki dua bagian filter RC yang efektif secara seri; Namun, dengan kapasitor tahap pertama di-bootstrap melalui output.

Sirkuit Filter Lolos Rendah Kunci Sallen

Fungsi transfer umum (T.F) untuk LPS orde kedua adalah

H(s) = Kω² 0/dtk² + (ω0/Q)S+ ω² 0 —–(1)

Di mana:

'K' adalah faktor penguatan,

'ω0' adalah frekuensi karakteristik dalam radian/s.

'Q' adalah faktor kualitas.

S = jω.

Fungsi transfer low pass filter Sallen-Key orde 2 dapat dituliskan dalam bentuk yang sama dengan persamaan umum di atas.

H(s) = (K/ R1R2 C1C2)/ S² +[( 1/R1+1/R2) 1/ C1 +(1- K/ R2C2]S + 1/ R1R2C1C2 —–(2)

Dengan menyamakan kedua persamaan di atas maka diperoleh persamaan cut-off frekuensi & faktor kualitas.

Frekuensi cutoff persamaan filter kunci Sallen adalah fc = 1/2π√ R1R2 C1C2.

Faktor Q Filter Kunci Sallen 'Q' adalah √R1R2 C1C2/ R1C1+R2C1+ R1C2 (1-K).

Persamaan penguatannya mirip dengan penguat non-pembalik.

K = 1+ R3/R4

Demikian pula, filter high-pass kunci sallen dapat dirancang dengan mengganti kapasitor di tempat resistor .

Bagaimana Cara Kerja Filter Kunci Sallen?

Topologi Sallen – Key bekerja dengan menerapkan filter aktif orde kedua untuk meningkatkan faktor Q filter dengan umpan balik positif yang terkontrol. Topologi ini sangat sederhana dibandingkan dengan topologi filter aktif lainnya. Ini adalah desain filter aktif berdasarkan op-amp non-pembalik tunggal dengan dua resistor.

Keuntungan Filter Sallen-Key

Kelebihan Sallen Key Filter antara lain sebagai berikut.

Desain filter Sallen-Key sangat sederhana termasuk komponen op-amp & RC tunggal.
Filter ini mampu meningkatkan tegangan keluaran lebih tinggi dari tegangan masukan.
Impedansi input tinggi & output rendah membuat filter Sallen-Key mengalir lebih mudah.
Op-amp dalam filter Sallen-Key membantu mengatasi efek komponen RC pada karakteristik filter.
Rentang frekuensi filter ini lebar.
Op-amp dalam filter ini dapat diatur sebagai penguat non-pembalik atau buffer penguatan kesatuan.
Filter ini memiliki tahapan yang berbeda-beda & perolehan yang berbeda-beda.
Stabilitas filter Sallen-Key bagus.
Memahami desain filter ini sederhana.
Pemanfaatan a penguat non-pembalik dapat meningkatkan penguatan tegangan.
Filter berbasis orde pertama dan kedua dapat digabungkan dengan mudah.
Setiap tahap RC dapat mencakup penguatan tegangan yang berbeda.

Itu kelemahan dari Filter Kunci Sallen termasuk yang berikut ini.

Filter Sallen-Key tidak mudah disetel karena interaksi nilai komponen pada F0 & Q.
Nilai 'Q' maksimum yang rendah dapat diperoleh.
Filter kunci Sallen sangat sensitif terhadap variasi & toleransi komponen yang berarti nilai resistor & kapasitor sebenarnya akan berbeda dari nilai ideal & pada akhirnya dapat berubah karena berbagai faktor seperti penuaan, kelembapan & suhu. Hal ini dapat mempengaruhi stabilitas & keakuratan filter.
Ini rentan terhadap distorsi & kebisingan dari penguat operasional . Jadi karakteristik & kualitas penguat operasional dapat mempengaruhi kinerja serta keluaran dari filter kunci Sallen.
Pada desain filter Sallen-key, penguatan tegangan & faktor pembesaran sangat erat kaitannya karena penggunaan op-amp pada desain ini.
Hampir semua nilai faktor Kualitas yang lebih besar dari 0,5 dapat diwujudkan karena menggunakan konfigurasi op-amp non-pembalik, penguatan tegangan akan selalu lebih besar dari 1 tetapi harus di bawah 3, jika tidak maka akan menjadi tidak stabil.

Aplikasi Filter Sallen-Key

Aplikasi Sallen Key Filter antara lain sebagai berikut.

“bagaimana cara kerja sensor kelembaban ”

Filter Sallen-Key biasanya lebih disukai bila faktor Q kecil diperlukan, penolakan kebisingan diprioritaskan, dan penguatan non-pembalik tahap filter diperlukan.
Filter ini digunakan sebagai blok penyusun dasar yang digunakan untuk mengimplementasikan rangkaian filter tingkat tinggi seperti LPF, HPF, dan BPF sirkuit.
Filter ini dapat digunakan untuk berbagai aplikasi dalam pemrosesan sinyal audio seperti kontrol nada, pemerataan, sintesis, modulasi , dan pengurangan kebisingan.
Filter ini digunakan untuk memodulasi/mensintesis sinyal audio hanya dengan mengubah faktor Q atau frekuensi cutoff secara dinamis melalui sinyal tambahan seperti amplop, tegangan kontrol, atau osilator.

Jadi, ini adalah gambaran umum tentang Filter Sallen-Key (topologi kunci Sallen) atau filter Sallen dan Key yang merupakan salah satu LPF aktif orde kedua yang sangat populer dan dapat dikonfigurasi sebagai LPS, HPS, BPS, dan BSF. Topologi Sallen-Key ini membantu dalam mengimplementasikan berbagai penyetelan filter seperti Butterworth, Chebyshev & Bessel. Filter ini mirip dengan VCVS (sumber tegangan yang dikontrol tegangan) termasuk karakteristik filter seperti; stabilitas yang baik, impedansi keluaran rendah & impedansi masukan tinggi. Filter lolos rendah Sallen-Key digunakan karena berbagai alasan seperti; desain sederhana, cascading filter, rentang frekuensi yang luas, kontrol penguatan tegangan, beberapa tahap, desain filter tingkat tinggi, stabilitas & penguatan berbeda. Ini pertanyaan buat anda, apa fungsi dari low-pass filter?