상태 변수 필터

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상태 가변 필터는 전자 회로에서 활성 필터의 한 종류입니다.일부 피드백 구성으로 연결된 하나 이상의 인테그레이터로 구성됩니다.다른 다차 필터는 제공할 ^[1]수 없기 때문에 정확한 Q 계수가 필요할 때 기본적으로 사용됩니다.가장 일반적인 구현은 입력 신호와 그 적분 및 이중 적분을 합한 것입니다.또 다른 구현은 MDAC 기반 구현입니다.

Kerwin-Huelsman-Newcomb(KHN) 비쿼드필터 예시

아래 예에서는 단일 ^[2]입력에서 로우패스, 하이패스 및 밴드패스를 동시에 출력할 수 있습니다.이것은 2차(비쿼드) 필터입니다.그 도출은 두 개의 2차 함수의 비율인 하이패스 필터의 전송 함수를 재배치하는 것에서 비롯됩니다.정렬을 통해 하나의 신호가 다른 신호의 통합 복사본의 합계임을 알 수 있습니다.즉, 재배열은 상태 변수 필터 구조를 나타냅니다.출력으로서 다른 상태를 이용하는 것으로, 다른 종류의 필터를 생성할 수 있다.보다 일반적인 상태 변수 필터의 예에서는, 더 많은 인테그레이터(즉, 더 많은 상태)로 추가 필터 순서를 지정할 수 있습니다.

신호 입력은 V로 표시되며_in LP, HP 및 BP 출력은 각각 ^[3][4]로우패스, 하이패스 및 밴드패스 필터링된 신호를 제공합니다.

심플화를 위해서, 다음과 같이 설정합니다.

${\displaystyle R_{f1}=R_{f2}}$

${\displaystyle C_{1}=C_{2}}$

${\displaystyle R_{1}=R_{2}}$

그 후, 다음과 같이 입력합니다.

${\displaystyle F_{0}=black {1}{2\pi R_{f1}C_{1}}}}$

${\displaystyle Q=\left(1+{\frac {R_{4}}\right)\left({\frac {1}{2+{R_{g}}}\frac {R_{g}}}}\right)$

LP 및 HP 출력의 패스 밴드 게인은 다음과 같습니다.

${\displaystyle A_{HP = A _ {LP } = specfrac {R_{1}} {R_{G}}}}$

동작빈도와 Q계수는 독립적으로 변화할 수 있음을 알 수 있다.이것과 다른 필터 응답 간에 전환할 수 있는 기능은 상태 가변 필터를 아날로그 신시사이저에서 널리 사용하게 합니다.

1kHz의 공진 주파수에 대한 값은 R_f1 = R_f2 = 10k, C₁ = C₂ = 15nF 및₁ R = R₂ = 10k입니다.

적용들

상태 변수 필터는 오디오 신호 처리에서 주파수 응답을 수정하기 위해 자주 사용됩니다.낮은 Q 설정에서는 파라메트릭 이퀄라이저 회로에서, 높은 Q 설정에서는 아날로그 신시사이저에서 공명 필터 모듈을 생성하기 위해 자주 사용됩니다.주파수 수동제어를 위해 상기 섹션의 Rf1 및 Rf2를 이중 전위차계로 대체할 수 있으며, 전압제어를 위해 장치 U2 및 U3를 전압제어 증폭기 또는 동작전위 증폭기로 대체할 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

• 선형 필터
• 비쿼드 필터

레퍼런스

• Texas Instruments의 UAF42 Universal Active Filter 데이터 시트
• 아날로그 디바이스 인터랙티브 설계 도구