Resumen— Durante este laboratorio se pretende consolidar el consolidar el concepto de filtros activos y pasivos identificar cual es su comportamiento a medida que se varia el rango de frecuencias.

Se realizará un análisis de resultados mediante los diferentes diagramas y los cambios en el comportamiento de fase y los datos almacenados en tablas para que de tal forma podamos llegar a reconocer las respuestas acertadas de los filtros activos.

Índice de Términos— Filtro activo pasa altos, orden del filtro, filtro pasa banda activo y pasivo, rango de frecuencias, , respuesta en el tiempo. Ganancia. Fase

Abstract— During this lab is to consolidate consolidate the concept of active and passive filters identify its behavior as it varies the frequency range. The analysis of results through different diagrams and changes in behavior. phase and the data stored in tables so that such  how we come to recognize the right answers active filters. 

Key words—. . High.pass active,filter, filter,order, activeand passive bandpass, filter,frequency range, response time. Gain. Phase.

I. INTRODUCCIÓN

Un filtro eléctrico o filtro electrónico es un elemento que discrimina una determinada frecuencia o gama de frecuencias de una señal eléctrica que pasa a través de él, pudiendo modificar tanto su amplitud como su fase.

Con independencia de la realización concreta del filtro (analógico, digital o mecánico) la forma de

comportarse de un filtro se describe por su función de transferencia. Ésta determina la forma en que la señal aplicada cambia en amplitud y en fase al atravesar el filtro. La función de transferencia elegida tipifica el filtro.

MARCO TEORICO:

FILTRO PASA ALTAS.- Permite el paso de frecuencias mayores que una frecuencia baja (FL) 

Todo filtro pasa altas tiene una frecuencia de corte superior, debido a que ningún dispositivo realizable físicamente puede tener un ancho de banda infinita. Por esto se considera a un filtro pasa altas a un dispositivo que deja pasar un rango de frecuencias para la aplicación específica (No se confunda con el filtro pasa banda) De manera similar al filtro pasa bajas, la forma en que podemos simular la operación del filtro es obteniendo su función de transferencia y obtener

A FILTROS ACTIVOS PASA ALTOS 1er.2do. 3er ORDEN

FILTRO PASA BANDAS PASIVO- ACTIVO

Agámez, Antonella. Hernández, Fredy y Turizo, Leidy.Universidad Distrital Francisco José de Caldas

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sus características de operación mediante algún simulador. La función de transferencia que define a un filtro de primer orden es:  

 

              Ahora bien la función de transferencia de un filtro pasa altas de segundo orden tiene la siguiente forma: 

  

 

Diagrama esquemático del filtro de segundo orden: 

El filtro pasa banda:Se puede conseguir un filtro paso banda conectando en cascada (uno tras otro) un filtro pasa altos y un filtro pasa bajos:

La respuesta en frecuencia que cabe esperar de un filtro de este tipo será algo similar a esto:

Pues bien, la fci vendrá determinada por el filtro pasa altos y la fcs por el pasa bajos. Teniendo en cuenta esto y las fórmulas ya desarrolladas para ambos tipos de filtros (¿cómo, todavía no realizó el estudio para el pasa altos con condensado?) no es

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difícil su cálculo (aproximado) para una determinada banda de paso.Calcular el filtro pasa banda de más arriba para que presente una fci de 1000Hz y una fcs de 10kHz. Hay que tener en cuenta que la fuente de señal a la que se conectará el filtro tiene una resistencia interna de 50W y que se le conectará al filtro una resistencia de carga de 47kW.Procedamos como en los dos ejemplos anteriores, es decir, de la salida hacia la entrada del filtro. Entonces, la reactancia del condensador C2 debe de ser unas diez veces menor que la resistencia de carga del filtro. Con este dato y con la fcs se puede calcular el valor de este condensador:

Además, el valor de R2 será el mismo el de la reactancia de C2 a la fcs. Entonces,

Ya tenemos calculado el filtro pasa bajos. Calculemos ahora el pasa altos. El valor de R1 debe ser diez veces menor que el de la resistencia R2. Entonces,

Este valor de R1 debe ser el mismo que el de la reactancia de C1 a la fci. Podemos calcular ya C1:

¿Qué pasa con la resistencia interna de la fuente de señal? ¿No la usamos para el cálculo? En este caso este dato es solamente indicativo. Si queremos que estos filtros funcionen correctamente se deben atacar con una resistencia de valor bajo, y 50W lo es, al menos en este ejemplo.Una simulación del filtro del ejemplo anterior arroja como resultado lo siguiente:

¿Cómo afecta este tipo de filtros a la fase de la señal de salida respecto a la de entrada? Tomando como base el ejemplo resuelto, he aquí la respuesta:

El filtro introduce un desfase de 45º a la fci y uno de -45º a la fcs. Dentro de la banda de paso el desfase cambia gradualmente entre esos valores extremos. Fuera de la banda de paso el desfase tiende a 90º por la parte de las frecuencias bajas y a -90º por la parte de las altas.

Este es un filtro que se compone de un filtro pasa bajas y uno pasa altas conectados en cascada.Los componentes se deben de seleccionar para que la frecuencia de corte del filtro pasaaltas sea menor que la del filtro pasabajas.

FILTRO PASA BANDAS ACTIVO Un filtro pasa bandas permite el paso de una banda de frecuencias. Es decir este tipo de filtros son selectores de frecuencia y rechaza aquellas frecuencias superiores a FH e inferiores a FL. Este tipo de filtros, tienen un voltaje máximo de salida o una ganancia máxima a una frecuencia denominada frecuencia central FC. La banda de frecuencias

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entre FH y FL es el acho de banda AB que esta dado por: 

sta función es solo para un filtro pasa banda banda amplia de primer orden por lo que es necesario implementar este programa para filtros de segundo orden, la salida de este filtro se puede apreciar en la siguiente gráfica.

Filtro pasa banda de banda angosta:La respuesta a la frecuencia de un filtro pasa banda de banda angosta se muestra en la siguiente figura. El análisis y la construcción de los filtros de banda angosta se simplifica considerablemente si se parte del supuesto de que la ganancia máxima del filtro de banda angosta es de 1 (0 dB) cuando la frecuencia es la resonante.

             Para el circuito del filtro de banda

angosta, se utiliza un solo amplificador operacional como el mostrado en la figura siguiente, la resistencia R1 es la que define la resistencia de entrada del filtro, si la resistencia de retroalimentación R3 tiene el doble del valor de R1, la ganancia máxima del filtro será de 1 cuando la frecuencia de entrada sea la resonante, ajustando R2 se modifica o se ajusta la frecuencia resonante sin cambiar el ancho de banda o la ganancia.

 

 

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DESARROLLO TEÓRICO

 Para diseñar un filtro de primer orden se siguen los siguientes pasos:             1.- Se selecciona el valor de la frecuencia de corte            2.- Seleccione el valor de C (< = 0.1uF)            3.- Calcular el valor de R utilizando:

4.- Seleccione R y Rf de acuerdo a la ganancia Af deseada.             Diseño del filtro de segundo orden             Diseño a:                         1.- Seleccione el valor de la frecuencia de corte                        2.- Seleccione el valor de C1 = C2                        3.- Calcule el valor de R1 = R2 utilizando:

                        4.- Seleccione el valor de Af para lograr una respuesta máximamente plana por medio del factor de calidad 

                        5.- Seleccione r y Rf de acuerdo a la ganancia Af              Diseño b: 

                        1.- Seleccione el valor de la frecuencia de corte                        2.- Seleccione Af = 1                        3.- Calcule el valor de R1 o R2 usando:

                        4.- Calcular el valor de C1 = C2 por medio de:

               Obtención de las gráficas de bode en octave             El código fuente para obtener las gráficas de salida del sistema en octave es el siguiente:             num = [1 0]            den = [1 10]             sys1 = tf2sys(num,den)

            bode(sys1)             La función de transferencia representa un filtro pasa altas de primer orden (20 dB/dec)

DESARROLLO PRÁCTICO

DATOS PRÁCTICOS

FILTRO PASA ALTOS ACTIVO DE PRIMER ORDEN

W Gv GdB Ø10 0.036 -20 -87.35

100 0.3 -13.001 -84.24

1000 2.24 5.099 -45.001

10000

100000

3.001

2.9988

5.997

5.99787

-56.99

-54.006

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SEGUNDO ORDEN

TERCER ORDEN

FILTRO PASA BANDAS PASIVO

FILTRO PASA BANDAS ACTIVO

 

CONCLUSIONES

si se desean obtener filtros de orden superior, se pueden construir usando filtros de primer y de segundo orden conectados en cascada. Los valores de los componentes deben de seleccionarse para obtener una respuesta máximamente plana en la banda de paso al interconectar todas las etapas.

Los filtros pasivos pueden otorgarte una muy buena respuesta pero con un alto orden, pero la buena respuesta que otorgan se ve "cobrada" por la atenuación que generan en la señal original..En cambio cuando se usan amplificadores activos, la repuesta puede ser igual a la del pasivo, con menos componentes, pero por el uso de amplificador, será necesario usar mas corriente para lograr buenos niveles, además de ser necesario en la mayoría de casos una fuente de alimentación dual para el operacional.

Los Filtros pasivos son útiles en alta frecuencia porque las bobinas que utilizan son pequeñitas, para baja frecuencia se necesitarían grandes bobinados.

Esta práctica nos permitió entender los el funcionamiento de distintos filtros activos, así como las ventajas y desventajas de estos, creemos que esto nos permitirá elegir el

correcto para aplicaciones de diseños de circuitos.

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W Gv GdB Ø10 1*10 -3 -12.03 180

100 103*10-3 -40.51 170

1000 5.20 27.96 90

10000100000

10.1510.25

40.5140.85

12.31.125

W Gv GdB Ø10 33*10-3 -270 -270

100 32*10-3 -89 -250

1000 11.5 63.0098 -130

10000100000

32.5933

90.7091.002

-17.31.203

W Gv GdB Ø10 700*10-3 -3 90

100 1 -50*10-3 45

1000 0.90 0.90 4.5

20 0.90 0.90 -4.5

2002000

10.700

-50*10-3-3

-45-90

W Gv GdB Ø10

100

1000

BIBLIOGRAFÍA

net/campo_electrico/rc/rc.htm

http://html.rincondelvago.com/ http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_mixto

http://html.rincondelvago.com/circuitos-de-corriente- continua_1.html

http://www.unicrom.com/Tut_scr.asp .

http://www.forosdeelectronica.com/f34/diferencia-entre- filtro-activo-otro-pasivo-5405/

ANEXOS

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