Entendendo a autoinicialização em filtros ativos analógicos

" Bootstrapping " é uma técnica comum em filtros ativos (analógicos), em que a saída do filtro é realimentada para um nó que, de outra forma, seria conectado ao terra.

Por exemplo, a topologia Sallen Key começa com duas seções L RC, seguidas por um buffer de ganho de unidade. A saída do buffer também é conectada à base da primeira seção L (C3 no esquema a seguir). Isso é dito para "inicializar" esse nó.

Aqui está outro exemplo, de uma antiga nota de aplicativo da National Semiconductor , na qual o nó de aterramento de um filtro de entalhe Twin-T é 'inicializado' para aumentar significativamente o Q do filtro:

Como posso entender a operação do 'bootstrap' intuitivamente?

Um exemplo mais simples seria um seguidor de tensão do transistor no qual a inicialização é usada para aumentar a impedância de entrada. Normalmente, a impedância de entrada é significativamente afetada (reduzida) pelos resistores de polarização R1 e R2.

Ao aplicar parte da saída de volta a um resistor em série R3, a impedância de entrada é aumentada, pois a mesma tensão (ou quase) aparece em ambos os lados do R3, de modo que pouca corrente flui através dele e o efeito dos resistores de polarização é reduzido.

Com filtros ativos, a situação é mais complicada devido à mudança de fase. O coalhada fornece uma explicação que também pode ser aplicada aos filtros passa-banda, mas não tenho certeza de que exista uma maneira razoável de entender intuitivamente como isso funciona no caso do S&K LPF. Talvez outros saibam diferente!

Um sinal senoidal passando por um filtro de entalhe T é alterado de fase.

Portanto, a inicialização significa conectar o ponto normalmente conectado ao GND ao sinal de mudança de fase em buffer.
Portanto, o sinal na frequência de entalhe (ou próximo a ele) não só precisa trabalhar contra o GND, mas também contra o seu próprio oposto (sinal negativo).

Isso melhora o filtro (Q mais alto), conforme descrito na nota do aplicativo.