Chapitre 4&Nbsp;: Filtrage Analogique Actif - Structure De Rauch – Permis Boite Automatique Marseille Des

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. 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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L'étude est ici faite en régime harmonique en considérant les impédances complexes des différents composants. La boucle de contre-réaction induit un fonctionnement linéaire de l'amplificateur opérationnel (V+ = V-). Cette page ne décrit pas une étude complète et rigoureuse d'un filtre (pas de diagramme de Bode), mais se contente de proposer un montage dont le comportement est celui recherché (filtre passe-bas, passe-haut, passe-bande,... ). Il est supposé que le lecteur possède des notions sur le gain, les fréquences de coupure ainsi que sur le coefficient d'amortissement et de qualité d'un filtre. Nommé structure de Rauch, ce montage est utilisé pour réaliser des filtres actifs du second ordre. On se propose ici d'en étudier le fonctionnement dans le cas général où chaque composant externe est représenté par son admittance complexe (inverse de l'impédance). La structure de Rauch utilise une contre-réaction négative. NB: L'utilisation de l'admittance permet une mise en forme plus agréable des résultats, mais rien n'empêche l'étude de ce montage par l'intermédiaire des impédances.

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1. Introduction Les filtres de Sallen et Key ( [1]) sont des filtres actifs construits à partir de réseaux RC, comportant seulement des résistors et des condensateurs. L'absence de bobines d'auto-induction permet de les faire fonctionner à basse fréquence, par exemple pour le traitement du signal audio. Ce document présente des exemples de filtres de Sallen et Key. On s'intéresse tout d'abord à une cellule élémentaire qui réalise un filtre d'ordre 2, puis on verra comment associer plusieurs cellules afin d'obtenir un ordre plus élevé. 2. Filtre passe-bas 2. a. Filtre d'ordre 2 La figure suivante montre le schéma d'un filtre passe-bas de Sallen et Key: Figure pleine page L'élément actif est un amplificateur de tension de gain K. Idéalement, l'amplificateur doit avoir une impédance d'entrée assez grande pour pouvoir être considérée comme infinie, et une impédance de sortie nulle. Il réalise la fonction suivante: À l'origine, il s'agissait d'un amplificateur à tube. Aujourd'hui, les transistors (inventés en 1947) ont remplacés les tubes (ceux-ci sont encore utilisés en Hi-Fi haut de gamme).

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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. 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.

Filtres de Rauch d'ordres 2 et 3 Les filtres de Rauch utilisent un amplificateur opérationnel associé à des cellules RC. La structure de base d'ordre 2 comporte 5 impédances et un amplificateur. Pour les cellules d'ordre 3, on ajoute une cellule RC avant une cellule d'ordre 2. Le calcul de la fonction de transfert pour les filtres d'ordre 2 est indiqué dans la page Filtres de Rauch. Attention: Cette fonction de transfert suppose un amplificateur opérationnel idéal. Si cette hypothèse n'est pas vérifiée, l'expression des fonctions de transfert est bien plus complexe. En utilisant pour nommer les admittances la notation du schéma du filtre passe-bas d'ordre 2, on peut aussi montrer que l'expression de la fonction de transfert est: H(p) = S(p) / E(p) = − Y1. Y3 / [ Y3. Y4 + Y5(Y1 + Y2 + Y3 + Y4)]. Pour la cellule passe-bas, on retient en général la configuration [Z1 = R, Z2 = C, Z3 = R, Z4 = R, Z5 = C]. On obtient une cellule passe-haut en permuttant résistances et condensateurs de la cellule passe-bas ce qui donne la configuration [Z1 = C, Z2 = R, Z3 = C, Z4 = C, Z5 = R].

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