Circuitos de amplificador operacional de segundo orden

Considere un sistema de audio que utiliza un filtro de paso bajo de segundo orden para eliminar el ruido de alta frecuencia no deseado en la señal de audio.

Esta configuración incluye un circuito de amplificador operacional de segundo orden con una configuración de seguidor de voltaje y dos nodos que comprenden dos elementos de almacenamiento.

Aplicando la ley de corriente de Kirchhoff en estos nodos se obtienen dos ecuaciones diferenciales.

Además, el voltaje a través del condensador de retroalimentación es igual al voltaje de la resistencia menos el voltaje del otro condensador.

Estas ecuaciones se pueden utilizar para eliminar los voltajes del condensador de la ecuación KCL en el primer nodo.

El resultado es una ecuación diferencial característica de segundo orden.

La solución a esta ecuación diferencial abarca tanto las respuestas transitorias como las de estado estacionario.

La respuesta transitoria se disipa con el tiempo y se asemeja a la solución para circuitos sin fuente en escenarios sobreamortiguados, subamortiguados y críticamente amortiguados.

Cuando el circuito alcanza un estado estacionario, no fluye corriente a través de los condensadores o resistencias, y los terminales de entrada del amplificador operacional ideal evitan la entrada de corriente. Como resultado, la respuesta de estado estacionario coincide con el voltaje de la fuente.

La eliminación del voltaje de la fuente de entrada conduce a una respuesta puramente transitoria.