Filtro de paso bajo activo que proporciona una salida constante independientemente de la entrada

Question

Tengo un sensor que me da una salida entre 1 y 4V, y quería filtrar el ruido presente en la salida para darme una lectura más estable y precisa.

He montado un filtro Butterworth activo de 2º orden utilizando una topología Sallen-clave para intentar filtrar cualquier señal por encima de ~42Hz con 0dB de ganancia. Estoy bastante seguro de que he construido el circuito correctamente, ya que es sólo 5 componentes, pero la salida se mantiene en 2,7V, independientemente de la entrada que he estado variando. Lo que podría ser un problema, es que el voltaje de carril a carril del amplificador óptico es 0-5V, el mismo suministro utilizado para los sensores. El amplificador óptico que estoy utilizando es un LT1013, que he comprobado que es un amplificador óptico de una sola fuente.

Hace tiempo que no hago ningún diseño analógico, así que estoy un poco oxidado... ¿Alguna idea de dónde puede estar mi problema aquí?

Component values
R1 = 0
R2 = 10k
C1 = 220nF
C2 = 470nF

Ficha técnica del sensor. Por lo que he podido averiguar la impedancia de salida es de 10kOhms y 20nF.

La salida del filtro alimentará un ADC (MCP3202).

EDITAR: He intentado tener en cuenta la impedancia de salida, utilizándola como mi valor R1 y ajustando los valores de los otros componentes en consecuencia. Sin embargo, el problema persiste en su mayor parte, pero ahora estoy recibiendo un movimiento muy ligero en la salida, aunque ni de lejos la magnitud de la entrada.

Answer 1

Si estás tratando de filtrar señales por encima de 42Hz el sallen-key está bien pero has cometido graves errores en tus cálculos. Aquí hay algunos consejos: -

• R1 nunca es 0 - suele ser el mismo valor que R2
• C2 casi nunca es mayor que C1, suele ser igual o menor

Suponiendo que R1 = R2 = 10k y C1 y C2 (como se indica), la frecuencia de corte se calcula en 49,5Hz, pero para obtener una banda de paso plana decente (DC a 49,5Hz) y una cantidad razonable de atenuación por encima de este punto, C2 es demasiado grande.

Prueba con C2 a 100nF y prueba a subir R1 y R2 ambos a 22k. Esto será alrededor de 48,8Hz.

Hay sutilezas a la hora de diseñar filtros de 2º orden y la principal se llama Q. El Q o factor de calidad altera la forma del filtro desde una banda de paso bastante descuidada (atenuando gradual y progresivamente las frecuencias) hasta una banda de paso mucho más nítida y bien definida, más plana y, en última instancia, puede producir grandes picos de resonancia en el corte cuando Q es muy grande.

La imagen de abajo es de un sistema de equilibrio mecánico de segundo orden, pero la imagen es buena porque fundamentalmente lo mismo Las fórmulas se aplican a los circuitos electrónicos y muestra lo que ocurre cuando la amortiguación es alta y baja. La amortiguación es proporcional a la inversa de Q en caso de que te lo preguntes: -