স্যালেন-কী ফিল্টার: সার্কিট, কাজ, সুবিধা, অসুবিধা এবং এর প্রয়োগ

ফিল্টারগুলি যোগাযোগ ক্ষেত্রে একটি মুখ্য ভূমিকা পালন করে কারণ তারা শব্দ অপসারণ করে এবং কর্মক্ষমতা অপ্টিমাইজ করতে সাহায্য করে। টেলিকমিউনিকেশন সিস্টেমের মধ্যে ফিল্টারগুলির অ্যাপ্লিকেশনগুলি উচ্চ থেকে খুব কম ফ্রিকোয়েন্সি থেকে পৃথক হবে। উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি BPF-এর জন্য টেলিফোন পরিষেবার মধ্যে চ্যানেল নির্বাচন একটি প্রধান কাজ; যখন ডেটা অধিগ্রহণ অ্যান্টি-এলিয়াসিং LPF-এর উপর নির্ভর করে। কর্মক্ষমতা জন্য কম-পাস ফিল্টার সার্কিট এবং সক্রিয় লো-পাস ফিল্টার, সক্রিয় ফিল্টার, প্যাসিভ লো-পাস ফিল্টার এবং আরসি লো-পাস ফিল্টার ডিজাইন করার জন্য সার্কিটের কাটঅফ ফ্রিকোয়েন্সি এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি কর্মক্ষমতা জানা খুবই গুরুত্বপূর্ণ। লো-পাস ফিল্টার যা সক্রিয় এবং নিষ্ক্রিয় উপাদানগুলির সাথে সহজভাবে চিহ্নিত করা হয় সক্রিয় লো-পাস ফিল্টার হিসাবে পরিচিত। এই নিবন্ধটি স্যালেন-কি ফিল্টার, সার্কিট এবং এর প্রয়োগ সম্পর্কে সংক্ষিপ্ত তথ্য প্রদান করে।

Sallen-কী ফিল্টার কি?

সর্বাধিক জনপ্রিয় সক্রিয় দ্বিতীয়-ক্রম এনালগ ফিল্টার টপোলজি হল একটি স্যালেন কী ফিল্টার যাকে ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ ভোল্টেজ উৎসও বলা হয়। এগুলি খুব জনপ্রিয় কারণ তাদের কনফিগারেশন দেখাবে যে এটি অপ-অ্যাম্প পারফরম্যান্সের উপর খুব বেশি নির্ভর করে না। এটি প্রধানত কারণ কর্মক্ষম পরিবর্ধক একটি পরিবর্ধক হিসাবে সংযুক্ত যা অপারেশনাল এম্প্লিফায়ারের লাভ-ব্যান্ডউইথ প্রয়োজনীয়তা হ্রাস করে। স্যালেন-কি ফিল্টারে কম কম্পোনেন্ট স্প্রেড, উচ্চ ইনপুট প্রতিবন্ধকতা এবং কম আউটপুট প্রতিবন্ধকতা রয়েছে, যা মধ্যস্থতাকারী বাফার ছাড়াই বিভিন্ন ফিল্টারকে সংযুক্ত করতে দেয়।

স্যালেন কী ফিল্টার সার্কিট

একটি স্যালেন কী ফিল্টার হল একটি ইলেকট্রনিক সার্কিট, যা একটি অডিও সিগন্যাল থেকে অপ্রয়োজনীয় ফ্রিকোয়েন্সি ফিল্টার করতে ব্যবহৃত হয়। এই সার্কিটটি কেবল দুটি প্রতিরোধক, একটি অপ-অ্যাম্প এবং দুটি ক্যাপাসিটর দিয়ে ডিজাইন করা হয়েছে যা একটি ফিডব্যাক লুপ গঠন করে। উপাদানগুলির মানগুলির উপর ভিত্তি করে, এই সার্কিটটি একটি লো-পাস ফিল্টার হিসাবে কাজ করতে পারে এবং একটি উচ্চ পাস ফিল্টার . এখানে Sallen কী লো-পাস ফিল্টার সার্কিট নিচে আলোচনা করা হয়েছে।

স্যালেন কী লো পাস ফিল্টার

Sallen-Key LPF-এ, RC উপাদানগুলি সঠিকভাবে নির্বাচন করে আরও ভাল ফিল্টার কর্মক্ষমতা অর্জন করা যেতে পারে। এই ফিল্টারের প্রধান বৈশিষ্ট্য হল; স্থিতিশীল ফিল্টার অপারেশন সহ ভোল্টেজ পরিবর্ধন এবং ভোল্টেজ লাভ নিয়ন্ত্রণ। একতা লাভের জন্য স্যালেন কী লো পাস ফিল্টার পরিকল্পিত চিত্রটি নীচে দেখানো হয়েছে। এই সার্কিটে কার্যকরভাবে সিরিজে দুটি আরসি ফিল্টার বিভাগ রয়েছে; যাইহোক, প্রথম পর্যায়ে ক্যাপাসিটর আউটপুটের মাধ্যমে বুটস্ট্র্যাপ করা হয়।

সেকেন্ড-অর্ডার LPS-এর জন্য সাধারণ স্থানান্তর ফাংশন (T.F) হল

H(s) = Kω ² 0/সে ² + (ω0/Q)S+ ω ² 0 —–(1)

কোথায়:

'কে' হল লাভ ফ্যাক্টর,

'ω0' হল রেডিয়ান/সেকেন্ডের মধ্যে বৈশিষ্ট্যপূর্ণ ফ্রিকোয়েন্সি।

'Q' হল গুণের গুণক।

S = jω।

2nd-ক্রম Sallen-Key লো পাস ফিল্টার স্থানান্তর ফাংশন উপরের সাধারণ সমীকরণের মতো একই আকারে লেখা যেতে পারে।

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

উপরের দুটি সমীকরণ সমীকরণ করে, আমরা কাট-অফ ফ্রিকোয়েন্সি এবং গুণমান ফ্যাক্টর সমীকরণ পেতে পারি।

স্যালেন কী ফিল্টার সমীকরণের কাটঅফ ফ্রিকোয়েন্সি হল fc = 1/2π√ R1R2 C1C2।

স্যালেন কী ফিল্টার 'Q'-এর Q ফ্যাক্টর হল √R1R2 C1C2/ R1C1+R2C1+ R1C2 (1-K)।

লাভ সমীকরণটি একটি নন-ইনভার্টিং পরিবর্ধকের অনুরূপ।

K = 1+ R3/R4

একইভাবে, একটি স্যালেন কী হাই-পাস ফিল্টার প্রতিস্থাপন করে ডিজাইন করা যেতে পারে ক্যাপাসিটার এর জায়গায় প্রতিরোধক .

কিভাবে একটি Sallen কী ফিল্টার কাজ করে?

Sallen–কী টপোলজি নিয়ন্ত্রিত ইতিবাচক প্রতিক্রিয়া সহ ফিল্টারের Q ফ্যাক্টর বাড়ানোর জন্য দ্বিতীয়-ক্রম সক্রিয় ফিল্টার প্রয়োগ করে কাজ করে। অন্যান্য সক্রিয় ফিল্টার টপোলজির তুলনায় এই টপোলজি খুবই সহজ। এটি একটি সক্রিয় ফিল্টার ডিজাইন যা দুটি প্রতিরোধক সহ একটি একক নন-ইনভার্টিং অপ-এম্পের উপর ভিত্তি করে।

স্যালেন-কী ফিল্টার সুবিধা

স্যালেন কী ফিল্টারের সুবিধার মধ্যে নিম্নলিখিতগুলি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।

• স্যালেন-কি ফিল্টার ডিজাইনটি একক অপ-অ্যাম্প এবং আরসি উপাদান সহ খুবই সহজ।
• এই ফিল্টারগুলি ইনপুট ভোল্টেজের চেয়ে বেশি আউটপুট ভোল্টেজ বাড়াতে সক্ষম।
• উচ্চ ইনপুট এবং কম আউটপুট প্রতিবন্ধকতা স্যালেন-কি ফিল্টারকে ক্যাসকেডিংকে অনেক সহজ করে তোলে।
• Sallen-Key ফিল্টারে op-amp ফিল্টার বৈশিষ্ট্যের উপর RC উপাদানের প্রভাবকে জয় করতে সহায়তা করে।
• এই ফিল্টারের ফ্রিকোয়েন্সি পরিসীমা প্রশস্ত।
• এই ফিল্টারের মধ্যে থাকা অপ-অ্যাম্পটিকে একটি নন-ইনভার্টিং অ্যামপ্লিফায়ার বা ইউনিটি গেইন বাফার হিসাবে সাজানো যেতে পারে।
• এই ফিল্টার বিভিন্ন পর্যায় এবং বিভিন্ন লাভ আছে.
• Sallen-কী ফিল্টার স্থায়িত্ব ভাল.
• এই ফিল্টার ডিজাইন বোঝা সহজ।
• এর ব্যবহার a নন-ইনভার্টিং পরিবর্ধক ভোল্টেজ লাভ বাড়াতে পারে।
• উভয় প্রথম এবং দ্বিতীয়-ক্রম ভিত্তিক ফিল্টার একসাথে সহজে ক্যাসকেড করা যেতে পারে।
• প্রতিটি RC পর্যায়ে একটি ভিন্ন ভোল্টেজ লাভ অন্তর্ভুক্ত করতে পারে।

দ্য স্যালেন কী ফিল্টারের অসুবিধা নিম্নলিখিত অন্তর্ভুক্ত.

• F0 এবং Q-তে উপাদানের মানের মিথস্ক্রিয়ার কারণে স্যালেন-কি ফিল্টারটি সহজে টিউন করা যায় না।
• সর্বনিম্ন সর্বোচ্চ 'Q' মান পাওয়া যায়।
• স্যালেন কী ফিল্টার উপাদানের বৈচিত্র্য এবং সহনশীলতার জন্য অত্যন্ত সংবেদনশীল যার অর্থ প্রকৃত প্রতিরোধক এবং ক্যাপাসিটর মানগুলি আদর্শ মান থেকে আলাদা হবে এবং বার্ধক্য, আর্দ্রতা এবং তাপমাত্রার মতো বিভিন্ন কারণের কারণে তারা শেষ পর্যন্ত পরিবর্তিত হতে পারে। এটি ফিল্টারের স্থায়িত্ব এবং নির্ভুলতাকে প্রভাবিত করতে পারে।
• এটা থেকে বিকৃতি এবং গোলমাল সংবেদনশীল কর্মক্ষম পরিবর্ধক . কাজেই অপারেশনাল এমপ্লিফায়ারের বৈশিষ্ট্য ও গুণমান স্যালেন কী ফিল্টারের কার্যক্ষমতা ও আউটপুটকে প্রভাবিত করতে পারে।
• স্যালেন-কি ফিল্টারের ডিজাইনে, ভোল্টেজ লাভ এবং ম্যাগনিফিকেশন ফ্যাক্টর ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত কারণ এই ডিজাইনে একটি অপ-অ্যাম্প ব্যবহার করা হয়েছে।
• 0.5-এর চেয়ে বড় প্রায় যেকোনো গুণমান ফ্যাক্টর মান উপলব্ধি করা যেতে পারে কারণ নন-ইনভার্টিং op-amp-এর একটি কনফিগারেশন ব্যবহার করে, ভোল্টেজের লাভ সর্বদা 1-এর থেকে বেশি হবে তবে অবশ্যই 3-এর নিচে হতে হবে, অন্যথায় এটি অস্থির হয়ে যাবে।

স্যালেন-কী ফিল্টার অ্যাপ্লিকেশন

স্যালেন কী ফিল্টারের অ্যাপ্লিকেশনগুলির মধ্যে নিম্নলিখিতগুলি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।

• একটি স্যালেন-কি ফিল্টার সাধারণত পছন্দ করা হয় যখনই একটি ছোট Q ফ্যাক্টর প্রয়োজন হয়, শব্দ প্রত্যাখ্যানকে অগ্রাধিকার দেওয়া হয় এবং ফিল্টার পর্যায়ের নন-ইনভার্টিং লাভ প্রয়োজনীয়।
• এই ফিল্টারটি এলপিএফ, এইচপিএফ, এবং এর মতো উচ্চ-অর্ডার ফিল্টার সার্কিটগুলি বাস্তবায়নের জন্য ব্যবহৃত মৌলিক বিল্ডিং ব্লক হিসাবে ব্যবহৃত হয় বিপিএফ সার্কিট
• এই ফিল্টারটি অডিও সিগন্যাল প্রক্রিয়াকরণের মধ্যে বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে যেমন টোন নিয়ন্ত্রণ, সমতাকরণ, সংশ্লেষণ, মড্যুলেশন , এবং শব্দ হ্রাস.
• এই ফিল্টারটি কেবলমাত্র একটি খাম, একটি নিয়ন্ত্রণ ভোল্টেজ, বা একটি অসিলেটরের মতো একটি অতিরিক্ত সংকেতের মাধ্যমে গতিশীলভাবে Q ফ্যাক্টর বা কাটঅফ ফ্রিকোয়েন্সি পরিবর্তন করে একটি অডিও সংকেত মডুলেশন/সংশ্লেষণের জন্য ব্যবহৃত হয়।

এইভাবে, এই স্যালেন-কি ফিল্টারের একটি ওভারভিউ (স্যালেন কী টপোলজি) বা স্যালেন এবং কী ফিল্টার যা একটি খুব জনপ্রিয় সক্রিয় দ্বিতীয়-ক্রম LPFগুলির মধ্যে একটি যা একটি LPS, HPS, BPS এবং BSF হিসাবে কনফিগার করা যেতে পারে। এই স্যালেন-কি টপোলজি বাটারওয়ার্থ, চেবিশেভ এবং বেসেলের মতো বিভিন্ন ফিল্টার টিউনিং বাস্তবায়নে সাহায্য করে। এই ফিল্টারটি VCVS (ভোল্টেজ-নিয়ন্ত্রিত ভোল্টেজ উত্স) এর মতো ফিল্টার বৈশিষ্ট্য সহ; ভাল স্থিতিশীলতা, কম আউটপুট প্রতিবন্ধকতা এবং উচ্চ ইনপুট প্রতিবন্ধকতা। স্যালেন-কি লো পাস ফিল্টারটি অনেক কারণে ব্যবহৃত হয় যেমন; সাধারণ ডিজাইন, ফিল্টার ক্যাসকেডিং, ফ্রিকোয়েন্সির বিস্তৃত পরিসর, ভোল্টেজ গেইন কন্ট্রোল, একাধিক ধাপ, হাই-অর্ডার ফিল্টার ডিজাইন, স্থিতিশীলতা এবং বিভিন্ন লাভ। এখানে আপনার জন্য একটি প্রশ্ন, লো-পাস ফিল্টারের কাজ কী?