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On va se contenter dans ce paragraphe de donner la structure générale de la cellule de Sallen-Key et de traiter un seul exemple, un filtre passe-haut puisque dans le paragraphe précédent, nous avons déjà réalisé un passe-bas et un passe-bande à l'aide de la structure de Rauch. Moyennant un raisonnement analogue à ce qui a été déjà fait plus haut pour la structure de Rauch, on parviendra aisément à réaliser n'importe quel type de filtre à l'aide de la structure Sallen-Key. Filtre de rauch passe bande. Ici encore, on laisse le soin au lecteur de tracer le diagramme de Bode à l'aide de scilab et de réaliser la simulation sous Pspice du schéma correspondant. Le schéma générique est donné par la figure ci-dessous dans laquelle on voit un amplificateur de gain K réalisé par exemple à l'aide du montage classique d'amplificateur inverseur ou non inverseur (cf. chapitre 2) selon qu'on souhaite K négatif ou positif. Cellule générique de Sallen-Key La détermination de la fonction de transfert est aisée en écrivant le théorème de Millman au point N et en remarquant que les admittances et sont montées en pont diviseur, l'amplificateur de gain K étant idéal, à impédance d'entrée infini (il ne consomme pas de courant).
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Ainsi: et soit En introduisant cette dernière expression dans la première, on obtient finalement: On obtient un passe-bas, passe-haut, passe-bande ou coupe-bande par un choix judicieux de résistances et condensateurs pour les admittances à. La fonction de transfert canonique d'un filtre passe-haut du second ordre est: A présent qu'il est clair et bien assimilé que les admittances sont des quantités complexes, nous abandonnons la notation spécifique avec le souligné en dessous de la quantité pour alléger la notation. Il vient immédiatement que et doivent être des condensateurs. Au dénominateur, la seule chance pour avoir le terme réel (1 dans le polynôme duu second degré en p) réside dans le produit: il est donc clair que ces deux admittances seront des résistances. E6.3. Filtre passe-bande de Rauch. \ kholaweb. Nous choisissons: La cellule de Sallen-Key correspondante est représentée en figure ci-dessous dans laquelle l'amplificateur est un suiveur donc de gain unité. Moyennant le choix des composants ci-dessus introduit dans la fonction de transfert générique de la cellule, on trouve après calculs: puis, par identification assez directe,, et.
Cela est obtenu en associant en série p filtres du second ordre, avec les coefficients suivants: avec i=0, 1... p-1. Par exemple, pour obtenir un filtre d'ordre 4, on utilise deux filtres d'ordre 2 avec les mêmes valeurs de R et C, le premier avec K=1. 152, le second avec K=2. 235. D'autres types de réponses fréquentielles (Bessel et Tchebychev) peuvent être obtenues avec d'autres valeurs de K ( [3]). 3. Filtre passe-bande La figure suivante montre le schéma d'un filtre passe-bande: Figure pleine page Pour un amplificateur idéal, la fonction de transfert est de la forme suivante ( [2]): ω 0 est la pulsation centrale de la bande passante, correspondant au maximum du gain et à un déphasage nul. Filtre passe bande de rauch un. La largeur de la bande passante est: Le gain K permet d'ajuster la largeur de la bande passante. Il doit être inférieur à 5, sans quoi le circuit est instable. Une valeur proche de 5, par exemple K=4. 8, permet d'obtenir un filtre passe-bande très sélectif. Lorsque K s'approche de 5, le gain maximal A augmente.
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Physiquement, le condensateur C2 ramène la sortie à 0 en hautes-fréquences, ce qui n'est pas le cas en BF. Nous sommes donc bien en présence d'un filtre passe-bas. Retour à la liste des circuits à AOP
L'examen de la fonction de transfert montre que la configuration [Z1 = C, Z2 = R, Z3 = R, Z4 = C, Z5 = R] donne également une cellule passe-haut. Les filtres passe-bande et coupe-bande sont obtenus par les associations suivantes: Passe-bande: mise en série d'un passe-bas de coupure f b et d'un passe-haut de coupure f h avec f b > f h. Coupe-bande: mise en parallèle d'un passe-bas de coupure f b et d'un passe-haut de coupure f h avec f b < f h suivis d'un sommateur. Pour des cellules passe-bande d'ordre 2, il est également possible d'utiliser les configurations [Z1 = R, Z2 = R, Z3 = C, Z4 = C, Z5 = R] et [Z1 = C, Z2 = R, Z3 = R, Z4 = R, Z5 = C]. La détermination des valeurs optimales des impédances est complexe. Leur choix est fonction du type de développement polynomial utilisé pour représenter la fonction de transfert. Filtre passe bande de rauch ma. En donnant une valeur égale aux résistances (ou aux condensateurs), on simplifie l'expression de la fonction de transfert. Il est alors possible d'identifier les autres éléments aux coefficients de divers polynômes.
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Le programme calcule les valeurs des composants en fonction de ce choix. La position "utilisateur" de la liste de droite permet de modifier les valeurs des coefficient Ki. Les boites de saisie permettent de modifier les valeurs de R et de C. Il faut valider les entrées dans les boites de saisie. Pour les filtres de bande du second ordre poser C1 = C5 / n et faire varier n entre 1/100 et 100.
Tout d'abord, utilisons la loi des noeuds aux point A et B: D'où: (attention aux signes! ) On peut donc exprimer Va en fonction de Vs: En substituant Va par sa nouvelle expression dans l'équation du noeud A, il vient: On retiendra donc que dans le cas général, une structure de Rauch vérifie l'égalité suivante: Cela permet de calculer facilement la réponse fréquentielle des montages du deuxième ordre suivants: Passe-Bas Passe-Haut Passe-Bande Retour à la liste des circuits à AOP
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