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Filtros




  1. Filtro pasa bajos (segundo orden)
  2. Filtro pasa altos (segundo orden)
  3. Filtro pasa banda
  4. Filtro rechaza banda

1. Práctica: filtro pasa bajos (segundo orden).

MARCO TEORICO

Esta clase de tipo de filtros deja pasar todas las frecuencias desde 0Hz hasta la frecuencia de corte (fc) y bloquea todas las frecuencias por encima de fc. Este filtro no produce desfase en todas las frecuencias de la banda pasante, la ausencia del desfase es importante cuando la señal no es sinusoidal.

Como siempre se asume el condensador y se halla la resistencia; pero la resistencia debe estar comprendida entre 1kΩ y 100kΩcon el fin de encontrar la respuesta óptima del filtro.

El amplificador que se utiliza es un amplificador no inversor cuya ganancia en voltaje viene dada por la siguiente formula: Av = RF / R1 + 1.

Para este tipo de filtro que es de segundo orden o de 12DB/oct, la ganancia del filtro no debe superar 1,5 de no hacerlo no se garantiza la respuesta plana.

FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO

En este filtro tomamos como frecuencia de corte (Fc) 2000Hz y le aplicamos en la entrada una señal de 1Vpp, observamos aquellas frecuencias que estaban por debajo de 2000Hz eran amplificadas y las que superaban los 2000Hz no eran amplificadas, como lo demuestra la siguiente tabla que fue elaborada con los valores medidos en la practica en el laboratorio.

FRECUENCIAS (Hz)

Av

20

1,5Vpp

100

1,5Vpp

400

1,5Vpp

800

1,45Vpp

1200

1,4Vpp

1500

1,3Vpp

1800

1,1Vpp

2000

1Vpp

2500

0,8Vpp

3000

0,6Vpp

4000

0,4Vpp

5000

0,2Vpp

Fc = 2000Hz

Vi = 1Vpp.

CALCULOS MATEMATICOS

Fc = 2000Hz

Asumo: C = 10nf

R = 1 / 6,2832 * Fc * C

R = 1 / 6,2832 * 2000Hz * 10 * 10-9f

R = 7,96kΩ.

Av = RF / Ri + 1

Asumo: Ri = 100kΩ

Av = 1,5

1,5 = RF / 100kΩ + 1

1,5 – 1 = RF / 100kΩ

0,5 * 100kΩ = RF

RF = 50kΩ.

2. Práctica filtro pasa altos (segundo orden).

MARCO TEORICO

Este filtro elimina todas la frecuencias que van desde 0Hz hasta la fc, y permite el paso de todas las frecuencias por encima de la fc. Un filtro ideal paso alto tiene una atenuación infinita en la banda eliminada, atenuación 0 en la banda pasante y una transición vertical, la banda eliminada comprende las frecuencias entre 0 y la fc.

Las formulas de diseño para Av y hallar la R son las mismas del filtro pasa bajos.

FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO

En este filtro nuestra frecuencia de corte también es de 2000Hz y la entrada de 1Vpp, observamos que es lo contrario del filtro anterior las frecuencias que están por debajo de 2000Hz no son amplificadas y las que superan los 2000Hz son amplificadas sin ningún problema, así como lo muestra la siguiente tabla que fue elaborada con datos medidos en el laboratorio.

FRECUENCIAS (Hz)

Av

20

0V

100

0V

400

300mVpp

800

400mVpp

1200

450mVpp

1500

700mVpp

1800

800mVpp

2000

900mVpp

2500

1,1Vpp

3000

1,2Vpp

4000

1,3Vpp

5000

1,4Vpp

Fc = 2000Hz

Vi = 1Vpp

CALCULOS MATEMATICOS

Los cálculos matemáticos para este filtro son los mismos del filtro anterior lo único que se debe tener presente es la forma como van conectados los elementos, o sea donde van las resistencias se ponen los condensadores y donde iban los condensadores van las resistencias.

3. Práctica: filtro pasa banda.

MARCO TEORICO

Este filtro es útil para cuando se quiere sintonizar una señal ya sea de radio o televisión. También se utiliza en equipos de comunicación telefónica para separar las diferentes conversaciones que simultáneamente se transmiten sobre el mismo medio de comunicación.

La respuesta ideal elimina todas las frecuencias desde 0Hz a la fc1, permite pasar todas aquellas que están entre la fc1 y la fc2 y elimina todas las frecuencias que estén por encima de la fc2. La banda pasante esta formada por todas las frecuencias entre fc1 y fc2, lo que este por fuera de estas son la banda eliminada. Un filtro pasa banda ideal, la atenuación en la banda pasante es 0, y la atenuación es infinita en la banda eliminada.

Butterworth nos permite realizar filtros pasa banda lo único que se tiene que hacer es colocar en serie un filtro pasa alto seguido de un filtro pasa bajo, cada filtro se calcula como si fuera un filtro individual.

FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO

Este filtro se diseño con una frecuencia de corte 1 (Fc1) de 2000Hz y una frecuencia de corte 2 (Fc2) de 5000Hz, ósea; que la banda pasante del filtro era entre 2000 – 5000Hz, el filtro funciono bien, a frecuencias menores de 2000Hz la señal no era procesada y a frecuencias mayores de 5000Hz la señal tampoco era procesada, pero se presento un problema que las señales

Que estaban dentro de la banda pasante no eran amplificadas lo suficiente por la etapa, entonces se le acoplo una etapa amplificadora y el circuito quedo así:

CALCULOS MATEMÁTICOS

Filtro pasa bajos:

Fc1 = 2000Hz

Asumo C = 10nf

R = 1 / 6,2832 * Fc * C

R = 1 / 6,2832 * 2000Hz * 10 * 10-9f

R = 7,96kΩ.

Av = RF / Ri + 1

Asumo: Ri = 100kΩ

Av = 1,5

1,5 = RF / 100kΩ + 1

1,5 – 1 = RF / 100kΩ

0,5 * 100kΩ = RF

RF = 50kΩ.

Filtro pasa altos:

Fc2 = 5000Hz

Asumo C1 = 10nf

R1 = 1 / 6,2832 * Fc * C1

R1 = 1 / 6,2832 * 5000Hz * 10 * 10-9f

R1 = 3,2kΩ.

Av = RF / Ri + 1

Asumo: Ri = 100kΩ

Av = 1,5

1,5 = RF / 100kΩ + 1

1,5 – 1 = RF / 100kΩ

0,5 * 100kΩ = RF

RF = 50kΩ.

Etapa amplificadora:

Av = 5

Ri = 5kΩ

5 = RF / Ri + 1

5 – 1 = RF / 5kΩ

RF = 20kΩ.

R3 = RF║Ri

R3 = 20kΩ║5kΩ

R3 = 4kΩ.

4. Filtro rechaza banda.

MARCO TEÓRICO

Este filtro consta de dos filtros de butterworth pero como adaptadores de impedancia, y con un filtro sumador.

Esta clase de filtro tiene dos frecuencias de corte, este filtro actúa de forma contraria al filtro pasabanda.

FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO

Este filtro se diseño con una frecuencia de corte 1 (Fc1) de 2000Hz y una frecuencia de corte 2 (Fc2) de 5000Hz, ósea que este filtro no deja pasar las señales entre estas dos frecuencias, ósea que cuando una frecuencia de 0 a 2000HZ deja pasar las señales y también las deja pasar cuando esta en las frecuencias de 5000Hz hacia delante.

RAMÓN HUMBERTO GONZÁLEZ

CATEGORÍA: ELECTRÓNICA.

ESTUDIOS: IX SEMESTRE DE ING. BIOMÉDICA.


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