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Filtros Activos con Amplificadores Operacionales

Electrónica Analógica

1º Desarrollo de Productos Electrónicos

Filtros Activos con A.O. Electrónica Analógica 2

Filtros Activos con A.O.

• 1.- Introducción.

• 2.- Filtros Pasivos.

• 3.- Filtros Activos con A.O.

• 4.- Bibliografía básica.

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1.- Introducción.

• 1.1.- Tipos de filtrado.

• 1.2.- Ganancia.

• 1.3.- Frecuencia de corte.

• 1.4.- Orden del filtro.

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1.1.- Tipos de filtrado.

• Filtro Paso Bajo. • Filtro Paso Alto

ff1

A(dB)

-3

ff1

A(dB)

-3

3

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1.1.- Tipos de filtrado.

• Filtro Pasa Banda. • Filtro Para Banda

ff1 f2

A(dB)

-3

ff1 f2

A(dB)

-3

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1.1.- Tipos de filtrado.

• Filtro Sintonizado. • Filtro de eliminación de frecuencia (Notch)

ff1

A(dB)

ff1

A(dB)

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1.2.- Ganancia (A).

• Es la relación entre la señal de salida del filtro y la señal de entrada, ambas a la misma frecuencia.

• Se suele expresar en decibelios.

)(

)(

fv

fvA

E

S=)(

)(log·20)(

fv

fvdBA

E

S=

Ganancia: Ganancia en dB:

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1.3.- Frecuencia de corte

• Suponiendo una ganancia en la banda de paso de 1 (0 dB), es la frecuencia a la que la ganancia es:

• Expresado en decibelios:

• En general, es la frecuencia a la cual obtenemos 3 dBmenos que en la banda de paso.

707,02

1 ==A

0103,32

1log·20)( −==dBA

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1.4.- Orden del filtro.

• Cuando la frecuencia se multiplica o divide por dos, se llama octava.

• Cuando la frecuencia se multiplica o divide por diez, se llama década.

• Según el orden del filtro, sabemos cuanto atenúa por cada octava o cada década a partir de la frecuencia de corte.

• En octavas, atenúa 6 dB/octava multiplicado por el orden del filtro.

• En décadas, atenúa 20 dB/década multiplicado por el orden del filtro.

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1.4.- Orden del filtro.

• Filtro de primer orden:– Atenúa 6 dB/octava ó 20 dB/década.

• Filtro de segundo orden:– Atenúa 12 dB/octava ó 40 dB/década.

• Filtro de tercer orden:– Atenúa 18 dB/octava ó 60 dB/década.

• Filtro de cuarto orden:– Atenúa 24 dB/octava ó 80 dB/década.

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2.- Filtros pasivos

R

C

vE vS

R

CvE vS

• Ambos son de 1er orden.

• Frecuencia de corte:RC

fc π2

1=

2.1.- Filtro Paso Bajo. 2.2.- Filtro Paso Alto.

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2.- Filtros pasivos.

• Con filtros pasivos es posible realizar cualquier tipo de filtro.

• En la mayoría de los casos se produce atenuación incluso en las bandas de paso.

• Por este motivo, es mejor utilizar filtros activos con A.O. si el ancho de banda y la potencia de trabajo lo permiten.

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3.- Filtros Activos con A.O.

• 3.1.- Ventajas.

• 3.2.- Filtros paso bajo y paso alto.

• 3.3.- Filtro pasa banda.

• 3.4.- Filtro para banda.

• 3.5.- Filtro “Notch”.

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3.- Filtros Activos con A.O.

• 3.1.- Ventajas:– Además de filtrar pueden amplificar.

– Adaptación de impedancias.

– Podemos controlar otros parámetros como el factor de calidad, selectividad, tipo de filtro, etc.

– Existen muchos montajes distintos para la realización de filtros similares.

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3.2.- Filtros P. Alto y P. Bajo de 1er orden

• Frecuencia de corte:

• Ganancia:

CRfc

32

1

π=

Filtro Paso Bajo. Filtro Paso Alto.

R3

C

vE

vS

R2R1

R3

CvE

vS

R2R1

+=

1

21R

RAV

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3.2.- Filtros P. Alto y P. Bajo de 2º orden

• Estas estructuras se llaman células de Sallen-Key.

• Su ganancia es la unidad (0 dB).

• Pueden implementar distintos tipos de filtros: Chebychev, Bessel, Butterworth.

Filtro Paso Bajo. Filtro Paso Alto.

RC

vE

vS

R

2C

2RC

vE

vS

R

C

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3.2.- Filtros P. Alto y P. Bajo de 2º orden

• Para Butterworth, la frecuencia de corte es:

• Hay otras estructuras, llamadas células de Rauch, con las que también es posible seleccionar el tipo del filtro de 2º orden a partir de los valores de las resistencias y los condensadores.

CRfc π2

7071,0=

Filtro Paso Bajo. Filtro Paso Alto.

RC

vE

vS

R

2C

2RC

vE

vS

R

C

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3.3.- Filtro Pasa Banda

222

1

CRfcs π

=

• Frecuencia de corte inferior:

• Frecuencia de corte superior:

• Ganancia:1

2

R

RAV =

R2

C1

vE vSR1

C2

112

1

CRfci π

=

Se pueden obtener por combinación de un filtro paso alto más un filtro paso bajo, conectados en serie.

También hay estructuras específicas.

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3.4.- Filtro Para Banda

222

1

CRfcs π

=

• Frecuencia de corte inferior:

• Frecuencia de corte superior:

• Ganancia:1

2

R

RAV =

112

1

CRfci π

=

R1

C2

vE vS

R2

C1

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3.5.- Filtro “Notch”

• Frecuencia de eliminación:

• Funciona en base a la red en doble T.

CRf

π2

10 =

R

CvE

vS

R/2

C

R

2C

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4.- Bibliografía básica.

• Ferrero Corral, J.M. y Ferrero y de Loma-Osorio, J.M.: “Manual de diseño de circuitos analógicos con amplificadores operacionales”. Ed. U.P.V. Valencia, 2001.

• Torres Portero, M.: “Circuitos integrados lineales: sus aplicaciones”. Ed. Paraninfo. Madrid, 1992.