فلٹرز مواصلات کے میدان میں کلیدی کردار ادا کرتے ہیں کیونکہ وہ شور کو دور کرتے ہیں اور کارکردگی کو بہتر بنانے میں مدد کرتے ہیں۔ ٹیلی کمیونیکیشن سسٹم کے اندر فلٹرز کی ایپلی کیشنز زیادہ سے بہت کم فریکوئنسی تک مختلف ہوں گی۔ ٹیلی فون سروسز کے اندر چینلز کا انتخاب ہائی فریکوئنسی بی پی ایف کے لیے ایک اہم کام ہے۔ جبکہ ڈیٹا کا حصول اینٹی ایلیزنگ LPFs پر منحصر ہے۔ کی کارکردگی کے لئے کم پاس فلٹر سرکٹ اور ایکٹو لو پاس فلٹر، سرکٹ کی کٹ آف فریکوئنسی اور ایکٹیو فلٹر، غیر فعال لو پاس فلٹر، اور آر سی لو پاس فلٹر کی ڈیزائننگ کے لیے ہائی فریکونسی کی کارکردگی کو جاننا بہت ضروری ہے۔ کم پاس فلٹرز جن کی شناخت صرف فعال اور غیر فعال اجزاء کے ساتھ کی جاتی ہے انہیں ایکٹو لو پاس فلٹرز کہا جاتا ہے۔ یہ مضمون Sallen-Key Filter، سرکٹ اور اس کے استعمال کے بارے میں مختصر معلومات فراہم کرتا ہے۔
Sallen-Key فلٹر کیا ہے؟
سب سے زیادہ مقبول ایکٹو سیکنڈ آرڈر اینالاگ فلٹر ٹوپولوجی سیلن کی فلٹر ہے جسے وولٹیج کنٹرول وولٹیج سورس بھی کہا جاتا ہے۔ یہ بہت مشہور ہیں کیونکہ ان کی ترتیب یہ ظاہر کرے گی کہ یہ op-amp کی کارکردگی پر زیادہ انحصار نہیں کرتی ہے۔ یہ بنیادی طور پر ہے کیونکہ آپریشنل یمپلیفائر ایک یمپلیفائر کے طور پر جڑا ہوا ہے جو آپریشنل ایمپلیفائر کی گین بینڈوتھ کی ضروریات کو کم کرتا ہے۔ Sallen-Key فلٹر میں کم اجزاء کا پھیلاؤ، زیادہ ان پٹ مائبادی اور کم آؤٹ پٹ مائبادی ہے، جو مختلف فلٹرز کو درمیانی بفرز کے بغیر منسلک ہونے کی اجازت دیتا ہے۔
سیلن کلیدی فلٹر سرکٹ
سیلن کلیدی فلٹر ایک الیکٹرانک سرکٹ ہے، جو آڈیو سگنل سے غیر ضروری تعدد کو فلٹر کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ اس سرکٹ کو صرف دو ریزسٹرس، ایک op-amp اور دو capacitors کے ساتھ ڈیزائن کیا گیا ہے جو فیڈ بیک لوپ بناتے ہیں۔ اجزاء کی قدروں کی بنیاد پر، یہ سرکٹ کم پاس فلٹر اور ایک ہائی پاس فلٹر . یہاں سیلن کلید کم پاس فلٹر سرکٹ ذیل میں زیر بحث ہے۔
سیلن کی لو پاس فلٹر
Sallen-Key LPF میں، RC اجزاء کو صحیح طریقے سے منتخب کر کے فلٹر کی بہتر کارکردگی حاصل کی جا سکتی ہے۔ اس فلٹر کی اہم خصوصیات ہیں؛ مستحکم فلٹر آپریشن کے ساتھ وولٹیج ایمپلیفیکیشن اور وولٹیج گین کنٹرول۔ اتحاد حاصل کرنے کے لیے سیلن کی لو پاس فلٹر اسکیمیٹک خاکہ ذیل میں دکھایا گیا ہے۔ اس سرکٹ میں سیریز میں مؤثر طریقے سے دو RC فلٹر حصے ہیں۔ تاہم، پہلے مرحلے کے ساتھ کپیسیٹر کو آؤٹ پٹ کے ذریعے بوٹسٹریپ کیا جاتا ہے۔
دوسرے آرڈر کے LPS کے لیے جنرل ٹرانسفر فنکشن (T.F) ہے۔
H(s) = Kω 2 0/S 2 + (ω0/Q)S+ ω 2 0 —–(1)
کہاں:
'K' فائدہ کا عنصر ہے،
'ω0' ریڈین/s کے اندر خصوصیت کی تعدد ہے۔
'Q' معیار کا عنصر ہے۔
S = jω.
2nd-order Sallen-Key لو پاس فلٹر ٹرانسفر فنکشن کو اسی شکل میں لکھا جا سکتا ہے جیسا کہ اوپر کی عمومی مساوات ہے۔
H(s) = (K/ R1R2 C1C2)/ S 2 +[(1/R1+1/R2) 1/ C1 +(1- K/ R2C2]S + 1/ R1R2C1C2 —–(2)
مندرجہ بالا دو مساوات کو برابر کرتے ہوئے، ہم کٹ آف فریکوئنسی اور کوالٹی فیکٹر مساوات حاصل کر سکتے ہیں۔
سیلن کلید فلٹر مساوات کی کٹ آف فریکوئنسی fc = 1/2π√ R1R2 C1C2 ہے۔
سیلن کی فلٹر 'Q' کا Q عنصر √R1R2 C1C2/ R1C1+R2C1+ R1C2 (1-K) ہے۔
حاصل کی مساوات ایک غیر الٹنے والے یمپلیفائر کی طرح ہے۔
K = 1+ R3/R4
اسی طرح، سیلن کلید ہائی پاس فلٹر کو تبدیل کرکے ڈیزائن کیا جا سکتا ہے۔ capacitors کی جگہ مزاحم .
سیلن کلیدی فلٹر کیسے کام کرتا ہے؟
سیلن – کلیدی ٹوپولوجی کنٹرولڈ مثبت فیڈ بیک کے ساتھ فلٹر کے Q فیکٹر کو بڑھانے کے لیے دوسرے آرڈر کے فعال فلٹرز کو لاگو کرکے کام کرتی ہے۔ دیگر فعال فلٹر ٹوپولاجی کے مقابلے یہ ٹوپولوجی بہت آسان ہے۔ یہ ایک فعال فلٹر ڈیزائن ہے جس کی بنیاد دو ریزسٹرس کے ساتھ ایک واحد غیر الٹنے والے op-amp پر ہے۔
سیلن کلیدی فلٹر کے فوائد
سیلن کی فلٹر کے فوائد میں درج ذیل شامل ہیں۔
- Sallen-Key فلٹر ڈیزائن بہت آسان ہے جس میں سنگل op-amp اور RC اجزاء شامل ہیں۔
- یہ فلٹرز ان پٹ وولٹیج سے زیادہ آؤٹ پٹ وولٹیج بڑھانے کی صلاحیت رکھتے ہیں۔
- زیادہ ان پٹ اور کم آؤٹ پٹ مائبادی Sallen-Key فلٹرز کو جھرنا بہت آسان بنا دیتا ہے۔
- Sallen-Key فلٹر میں op-amp فلٹر کی خصوصیات پر RC جزو کے اثر کو فتح کرنے میں مدد کرتا ہے۔
- ان فلٹر کی فریکوئنسی کی حد وسیع ہے۔
- اس فلٹر کے اندر موجود op-amp کو یا تو غیر الٹنے والے یمپلیفائر یا اتحاد حاصل کرنے والے بفر کے طور پر ترتیب دیا جا سکتا ہے۔
- ان فلٹرز کے مختلف مراحل اور مختلف فوائد ہیں۔
- Sallen-Key فلٹر کا استحکام اچھا ہے۔
- اس فلٹر ڈیزائن کو سمجھنا آسان ہے۔
- کا استعمال a غیر الٹنے والا یمپلیفائر وولٹیج حاصل میں اضافہ کر سکتے ہیں.
- دونوں فرسٹ اور سیکنڈ آرڈر پر مبنی فلٹرز کو ایک ساتھ آسانی سے کاسکیڈ کیا جا سکتا ہے۔
- ہر RC مرحلے میں مختلف وولٹیج کا اضافہ شامل ہوسکتا ہے۔
دی سیلن کلیدی فلٹر کے نقصانات مندرجہ ذیل شامل ہیں.
- Sallen-Key فلٹر F0 اور Q پر اجزاء کی قدروں کے تعامل کی وجہ سے آسانی سے ٹیون نہیں ہوتا ہے۔
- کم سے زیادہ 'Q' قدر قابل حصول ہے۔
- سیلن کلیدی فلٹر اجزاء کی مختلف حالتوں اور رواداری کے لیے بہت حساس ہے جس کا مطلب ہے کہ ریزسٹرس اور کیپسیٹرز کی اصل قدریں مثالی اقدار سے مختلف ہوں گی اور وہ مختلف عوامل جیسے عمر بڑھنے، نمی اور درجہ حرارت کی وجہ سے بدل سکتے ہیں۔ یہ فلٹر کے استحکام اور درستگی کو متاثر کر سکتا ہے۔
- یہ سے مسخ اور شور کے لئے حساس ہے آپریشنل یمپلیفائر . لہذا آپریشنل ایمپلیفائر کی خصوصیات اور معیار سیلن کلید فلٹر کی کارکردگی کے ساتھ ساتھ آؤٹ پٹ کو بھی متاثر کر سکتے ہیں۔
- Sallen-key فلٹر کے ڈیزائن میں، اس ڈیزائن میں ایک op-amp کے استعمال کی وجہ سے وولٹیج حاصل کرنے اور میگنیفیکیشن عنصر کا گہرا تعلق ہے۔
- 0.5 سے بڑی تقریباً کسی بھی کوالٹی فیکٹر ویلیو کا ادراک کیا جا سکتا ہے کیونکہ نان انورٹنگ op-amp کی کنفیگریشن کا استعمال کرتے ہوئے، وولٹیج کا فائدہ ہمیشہ 1 سے زیادہ ہو گا لیکن 3 سے کم ہونا چاہیے، ورنہ یہ غیر مستحکم ہو جائے گا۔
سیلن کلیدی فلٹر ایپلی کیشنز
سیلن کی فلٹر کی ایپلی کیشنز میں درج ذیل شامل ہیں۔
- ایک Sallen-Key فلٹر کو ترجیح دی جاتی ہے عام طور پر جب بھی چھوٹے Q عنصر کی ضرورت ہوتی ہے، شور کو مسترد کرنے کو ترجیح دی جاتی ہے، اور فلٹر سٹیج کا غیر الٹا فائدہ ضروری ہوتا ہے۔
- اس فلٹر کو بنیادی بلڈنگ بلاک کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے جو ہائی آرڈر فلٹر سرکٹس جیسے LPF، HPF، اور بی پی ایف سرکٹس
- اس فلٹر کو آڈیو سگنل پروسیسنگ کے اندر مختلف ایپلی کیشنز کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے جیسے ٹون کنٹرول، برابری، ترکیب، ماڈیولیشن ، اور شور میں کمی۔
- یہ فلٹر ایک اضافی سگنل جیسے لفافے، کنٹرول وولٹیج، یا آسکیلیٹر کے ذریعے صرف Q فیکٹر یا کٹ آف فریکوئنسی کو متحرک طور پر تبدیل کر کے آڈیو سگنل کو ماڈیول/سنتھیسائز کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
اس طرح، یہ ہے سیلن کی فلٹر کا ایک جائزہ (سیلین کی ٹوپولوجی) یا Sallen and Key فلٹر جو کہ ایک بہت ہی مشہور ایکٹو سیکنڈ آرڈر LPFs میں سے ایک ہے جسے LPS، HPS، BPS، اور BSF کے طور پر کنفیگر کیا جا سکتا ہے۔ یہ Sallen-Key ٹوپولوجی مختلف فلٹر ٹیوننگ جیسے Butterworth، Chebyshev اور Bessel کو نافذ کرنے میں مدد کرتی ہے۔ یہ فلٹر VCVS (وولٹیج سے کنٹرول شدہ وولٹیج سورس) جیسا ہے جس میں فلٹر کی خصوصیات شامل ہیں؛ اچھا استحکام، کم آؤٹ پٹ مائبادا اور ہائی ان پٹ مائبادا۔ Sallen-Key لو پاس فلٹر بہت سی وجوہات کے لیے استعمال کیا جاتا ہے جیسے؛ سادہ ڈیزائن، فلٹر کاسکیڈنگ، فریکوئنسی کی ایک وسیع رینج، وولٹیج گین کنٹرول، متعدد مراحل، ہائی آرڈر فلٹر ڈیزائن، استحکام اور مختلف فوائد۔ یہاں آپ کے لیے ایک سوال ہے، کم پاس فلٹر کا کام کیا ہے؟
