Аналіз Twin-T Active Notch Filter


12

Чи міг би хтось підказати мені під час аналізу фільтра Twin-T Active Notch? Я спробував перетворення дельта-зірки з подальшим вузловим аналізом, але закінчився суперечливими рівняннями. Для прикладу подивіться на малюнок 1 із примітки програми Texas Instruments " Колекція аудіосхем, частина 2 ":

введіть тут опис зображення

У більш загальному прикладі, який я вивчаю, я видаляю C4 / C5 і R6 / R7 (і цей Vcc) і трактую Т пасивні компоненти як відповідні проводимості наступним чином:

R1 і R2 стають Y1, R3 стає 2Y1, C1 і C2 стають Y2, C3 стає загальним роздільником напруги 2Y2, R4 і R5 з опорами R1 і R2


Це звучить як питання, яке, на думку dsp.stackexchange.com, повинно бути тематичним там. Що думають інші?
Kellenjb

@Kellenjb - Тут теж є тематика, але там можна отримати кращу відповідь. Якщо хлопці з ОП або з ДСП хочуть, щоб він мігрував, ми можемо це зробити - це, безумовно, може мати справу з трохи більшою увагою. Крім того, складіть схему та завантажте зображення, щоб зіткнути це на головній сторінці, де воно повинно привернути більше уваги .... не впевнене, як його пропустили вперше.
Кевін Вермер

Відповіді:


6

Трансформацію Delta-Star можна використовувати для аналізу мережі Twin-T, використовуючи наступну процедуру:

  1. Дві Т-мережі можуть паралельно перетворюватися в подвійні мережі Дельта: введіть тут опис зображення
  2. Конденсуйте ці дві мережі Delta в єдину мережу Delta
  3. Перетворіть отриману мережу Delta назад у мережу T.

  4. Для того, щоб побачити поведінку на пасивному близнюку Т, припустимо, що вузол 2 прив’язаний до землі та обробіть мережу Дельта, яку ви отримали на кроці 3, як дільник напруги.

    Ви знайдете функцію передачі .

    H(s)=s2+ω02s2+4sω0+ω02

  5. Щоб побачити ефект завантажувальної передачі, припустимо, що вузол 2 утримується при напрузі α Vout, де α - деякий коефіцієнт масштабування між 0 і 1. Мережа Т все ще діє як дільник напруги, розділяючи між Vin і α Vout. Щоб знайти поведінку системи, нам потрібно розв’язати рівняння , де - функція передачі без зворотного зв'язку. Роблячи це, ми знаходимо нову функцію передачі: . Зауважимо, що для (немає зворотного зв'язку) у нас , як очікувалося. Для

    vout=αvout+H(s)(vinαvout)
    H(s)=Z2/(Z1+Z2)
    G(s)=1(1α)1H(s)+α
    α=0G(s)=H(s)α=1, система стає нестабільною. Графікуючи цю функцію для значень альфа між 0 і 1, ми виявляємо величезний приріст рівня Q.

Отримана функція передачі: .

G(s)=s2+ω02s2+4sω0(α1)+ω02

Ось як виглядає частотна характеристика, коли змінюється посилення зворотного зв'язку :α

Частотна характеристика ідеального близнюка T-вирізання Алгебра різних перетворень трохи втомлива. Я використовував Mathematica для цього:

(* Define the delta-star and star-delta transforms *)

deltaToStar[{z1_,z2_,z3_}]:={z2 z3, z1 z3, z1 z2}/(z1+z2+z3)
starToDelta[z_]:=1/deltaToStar[1/z]

(* Check the definition *)
deltaToStar[{Ra,Rb,Rc}]

(* Make sure these transforms are inverses of each other *)
starToDelta[deltaToStar[{z1,z2,z3}]]=={z1,z2,z3}//FullSimplify
deltaToStar[starToDelta[{z1,z2,z3}]]=={z1,z2,z3}//FullSimplify

(* Define impedance of a resistor and a capacitor *)
res[R_]:=R
cap[C_]:=1/(s C)

(* Convert the twin T's to twin Delta's *) 
starToDelta[{res[R], cap[2C], res[R]}]//FullSimplify
starToDelta[{cap[C], res[R/2], cap[C]}]//FullSimplify

(* Combine in parallel *)
1/(1/% + 1/%%)//FullSimplify

(* Convert back to a T network *)
deltaToStar[%]//FullSimplify

starToVoltageDivider[z_]:=z[[2]]/(z[[1]]+z[[2]])
starToVoltageDivider[%%]//FullSimplify

% /. {s-> I ω, R ->  1/(ω0 C)} // FullSimplify

2

Ось один із способів вирішити цю проблему - фільтр із висічкою із зворотним зв'язком трохи складніший, тому наразі я лише окреслив, як зробити загальну форму двостулкового фільтра:

введіть тут опис зображення

Щоб вирішити схему, використовуючи вузловий аналіз, що потрібно зробити, це перетворити джерело напруги Vin на його еквівалентне джерело Нортона - це трохи хитро, хоча тому, що вам доведеться перетворити Він на два джерела Нортона для обліку R1 і C1, а потім переставити ланцюг для компенсації . Подобається це:

поточна версія джерела

Точки 1, 2 і 3 відображаються в нових позиціях на еквівалентній схемі. Тоді ви зможете записати рівняння KCL шляхом перевірки та створити доповнену матрицю 3 на 3 у невідомих V1, V2 та V3. Потім ви можете вирішити для V2 / Vo з точки зору Vin за допомогою правила Креймера.

Схема зворотного зв'язку, як показано в таблиці даних TI, не повинна бути настільки складною, оскільки вихід буферується U1A та U1B, тоді ви могли б створити аналогічну схему еквівалентного джерела струму; замість R2 і C2 в моїй першій схемі, яка йде на землю, вони будуть підключені до джерела напруги зі значенням , де альфа - коефіцієнт поділу напруги.Voα

Редагувати: виправлена ​​перша діаграма

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.