Un filtro de variable de estado es un tipo de filtro activo en circuitos electrónicos. Consiste en uno o más integradores , conectados en alguna configuración de retroalimentación. se utiliza esencialmente cuando se requiere un factor Q preciso, ya que otros filtros de orden múltiple no pueden proporcionarlo. [1] La implementación más común suma la señal de entrada con su integral y su integral doble, otra es una implementación basada en MDAC.
Ejemplo de filtro bicuadrado de Kerwin – Huelsman – Newcomb (KHN)
El ejemplo que se muestra a continuación puede producir salidas de paso bajo , paso alto y paso de banda simultáneas desde una sola entrada. [2] Este es un filtro de segundo orden ( biquad ). Su derivación proviene de reorganizar la función de transferencia de un filtro de paso alto, que es la relación de dos funciones cuadráticas. El reordenamiento revela que una señal es la suma de copias integradas de otra. Es decir, el reordenamiento revela una estructura de filtro de variable de estado. Al usar diferentes estados como salidas, se pueden producir diferentes tipos de filtros. En ejemplos más generales de filtro de variable de estado, son posibles órdenes de filtro adicionales con más integradores (es decir, más estados).
La entrada de señal está marcada con V in ; las salidas LP, HP y BP dan las señales filtradas de paso bajo, paso alto y paso de banda, respectivamente. [3] [4]
Por simplicidad, establecemos:
Luego:
La ganancia de banda de paso para las salidas LP y HP viene dada por:
Puede verse que la frecuencia de funcionamiento y el factor Q se pueden variar de forma independiente. Esto y la capacidad de cambiar entre diferentes respuestas de filtro hacen que el filtro de variable de estado se use ampliamente en sintetizadores analógicos .
Los valores para una frecuencia de resonancia de 1 kHz son R f1 = R f2 = 10k, C 1 = C 2 = 15nF y R 1 = R 2 = 10k.
Aplicaciones
Los filtros de variables de estado se utilizan con frecuencia para modificar la respuesta de frecuencia en el procesamiento de señales de audio . En configuraciones de Q baja, a menudo se usan en circuitos de ecualizador paramétrico y en configuraciones de Q alta o variable para crear módulos de filtro resonantes en sintetizadores analógicos. Para el control manual de la frecuencia, Rf1 y Rf2 en la sección anterior pueden ser reemplazados por un potenciómetro doble; y para el control de voltaje, los dispositivos U2 y U3 pueden ser reemplazados por amplificadores controlados por voltaje o amplificadores operacionales de transconductancia .
Ver también
Referencias
- ^ "Filtro de variable de estado: una descripción general | Temas de ScienceDirect" . www.sciencedirect.com . Consultado el 6 de junio de 2021 .
- ^ "Filtros de variables de estado" . sound-au.com . Consultado el 6 de junio de 2021 .
- ^ El Manual de diseño de Bifet , Texas Instruments, 1980
- ^ Introducción a la teoría y aplicaciones del amplificador operacional , Wiate, Huelsman & Korn, McGraw Hill, 1975
- Hoja de datos del filtro activo universal UAF42 de Texas Instruments
- Herramientas de diseño interactivo de Analog Devices