On minimization of nonlinear distortion in Sallen and Key filter in range of low frequencies

• Autorzy: Borys A. , Zakrzewski Z.

Warianty tytułu

PL

O minimalizacji zniekształceń nieliniowych w filtrze Sallena-Key w zakresie niskich częstotliwości

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, we show that a mildly nonlinear model of an active filter using the Volterra series and any other related one do not give satisfactory results in evaluation of nonlinear distortion in the range of low frequencies, in which the operational amplifier output voltage saturation is a dominating nonlinear phenomenon in this filter. Therefore, minimization of the filter nonlinear distortion cannot be performed by minimization of the gain-sensitivity product (GSP) or the so-called distortion aggravation factor (FDAG) in the aforementioned range of frequencies. This is illustrated, using measured data of filter transfer function distortion, on an example of a low-pass Sallen and Key filter.

PL

W niniejszym artykule pokazano, że słabo nieliniowy model aktywnego filtru wykorzystujący szereg Volterry i inne temu podobne modele, nie daje zadowalających wyników w określaniu zniekształceń nieliniowych filtru w zakresie niskich częstotliwości, w którym napięciowe nasycenie na wyjściu wzmacniacza operacyjnego stanowi podstawowe zjawisko nieliniowe w tym filtrze. Konsekwencją tego jest to, że minimalizacja zniekształceń nieliniowych filtru nie może być wtedy oparta o minimalizację takich miar jak, na przykład, iloczyn wzmocnienia i wrażliwości, czy też odwrotność współczynnika sprzężenia w wyżej wspomnianym zakresie częstotliwości. Zostało to wykazane przy pomocy pomiarowych danych zniekształceń funkcji przenoszenia filtru, na przykładzie dolnoprzepustowego filtru Sallena-Key.

Słowa kluczowe

EN

Sallen and Key filter; modeling nonlinear distortion in low frequencies; operational amplifier output voltage saturation; Volterra series; gain-sensitivity product

PL

filtr Sallena-Key; modelowanie nieliniowych zniekształceń w zakresie niskich częstotliwościach; napięciowe nasycenie wyjścia wzmacniacza operacyjnego; szeregi Volterry; iloczyn wzmocnienia i wrażliwości

• Wydawca: Wydawnictwa Uczelniane Politechniki Bydgoskiej im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Telekomunikacja i Elektronika / Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy
• Rocznik: 2014
• Tom: z. 18
• Strony: 5--10
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Borys A.

• Department of Marine Telecommunications, Gdynia Maritime University, ul. Morska 83, 81-225 Gdynia, Poland

autor

Zakrzewski Z.

• Faculty of Telecommunications, Computer Science and Electrical Engineering, University of Science and Technology, al. Prof. S. Kaliskiego 7, 85-796 Bydgoszcz, Poland

Bibliografia

• [1] Billam P., 1978. Harmonic distortion in a class of linear active filter networks, Journal of the Audio Engineering Society 26, pp. 426-429.
• [2] Billam P., 1979. Practical optimization of noise and distortion in Sallen and Key filter sections, IEEE J.Solid-State Circuits SC-14, pp.768-771.
• [3] Borys A., 1980. On intermodulation and harmonic distortion in single-amplifier active filters, Journal of the Audio Engineering Society 28, pp. 706-712.
• [4] Borys A., 1984. Slew-induced distortion of single-amplifier active filters using the gain-sensitivity product concept, IEEE Trans. on Circuits and Systems CAS-31, pp. 306-308.
• [5] Borys A., 2006. An analysis of slew-induced distortion in single-amplifier active filters using the Volterra-Wiener series techniques, Int. J. Cir. Theor. Appl. 10, pp. 81-94.
• [6] Moschytz G.S., 1971. Gain – sensitivity product – a figure of merit for hybrid – integrated filters using single operational amplifiers, IEEE J. Solid-State Circuits SC-6, pp. 103-110.
• [7] Thomas R.E., Ray D.J., 1972. High-frequency non-linearities in active filters, Proc. NEC, XXVII, pp. 199-201.
• [8] Wambacq P., Sansen W., 2001. Distortion Analysis of Analog Integrated Circuits, Kluwer Academic Publishers.