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    2014-II

    INFORMEPREVIO2:RESPUESTAENFRECUENCIAFILTROSACTIVOS

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA YELECTRONICA

    TELECOMUNICACIONES I

    PROFESOR : Romero Fuentes Virginia Genoveva

    ALUMNO : Alburqueque Valdivia Marlon Jess

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    I.

    INTRODUCCION

    La presente experiencia consta de conocer los

    diversos tipos de filtros activos, disearlos y

    aplicarlos en un futuro.

    Ademas refuerza nuestros conocimientos en elsofware de matlab.

    Esto nos ayudara a elevar nuestros

    conocimientos en el area de

    telecomunicaciones que es vital para nuestra

    formacion.

    II. OBJETIVOS

    Hallar exprimentalmente la respuesta de

    frecuencia de los filtros pasa bajo, pasa alto y

    pasabanda.

    Disear filtros activos.

    Adquirir experiencia en el manejo del sofware

    MATLAB.

    III.

    TEORIA

    Filtros Activos: Un filtro activo esunfiltro electrnicoanalgico distinguido por

    el uso de uno o mscomponentes activos (que

    proporcionan una cierta forma deamplificacin de energa), que lo diferencian

    de losfiltros pasivos que solamente

    usancomponentes pasivos. Tpicamente este

    elemento activo puede ser un tubo de vaco,

    untransistor o unamplificador operacional.

    Filtro pasa bajo: Un filtro pasobajo corresponde a unfiltro

    electrnico caracterizado por permitir el paso

    de las frecuencias ms bajas y atenuar las

    frecuencias ms altas. El filtro requiere de dos

    terminales de entrada y dos de salida, de una

    caja negra, tambin denominada cuadripolo o

    bipuerto, as todas las frecuencias se pueden

    presentar a la entrada, pero a la salida solo

    estarn presentes las que permita pasar el

    filtro. De la teora se obtiene que los filtros

    estn caracterizados por sus funciones de

    transferencia, as cualquier configuracin de

    elementos activos o pasivos que consigan

    cierta funcin de transferencia sern

    considerados un filtro de cierto tipo.

    Filtro pasa alto: Un filtro pasoalto (HPF) es un tipo de filtro electrnico en

    cuya respuesta en frecuencia se atenan las

    componentes de baja frecuencia pero no las dealta frecuencia, stas incluso

    puedenamplificarse en losfiltros activos.1La

    alta o baja frecuencia es un trmino relativo

    que depender del diseo y de la aplicacin.

    Filtro pasa banda: Un filtro paso banda esun tipo defiltro electrnico que deja pasar un

    determinado rango de frecuencias de una seal

    y atena el paso del resto.

    Filtro rechaza banda: El filtro suprimebanda, tambin conocido como filtro elimina

    banda, filtro notch, filtro trampa o filtro

    de rechazo de banda es unfiltro

    electrnico que no permite el paso

    deseales cuyasfrecuencias se encuentran

    comprendidas entre lasfrecuencias de

    corte superior e inferior.

    Frecuencia de corte: Lafrecuencia, bien porarriba o bien por debajo de la cual el nivel de

    salida de un circuito, tal como

    unalnea,amplificador ofiltro se reduce porun factor de "raz de dos partido de dos" al

    valor de - 3dB = 70.7% de la potencia

    respecto al nivel de referencia de 0 dB = 100%.

    Unfiltro paso banda tiene dos frecuencias de

    corte y unafrecuencia central,mientras que los

    filtros depaso alto ypaso bajo tienen una sola

    frecuencia de corte. La frecuencia central de

    un filtro de paso banda es lamedia

    geomtrica de las frecuencias de corte superior

    e inferior.

    Ganancia: Un filtro activo puede presentarganancia en toda o parte de la seal de salida

    respecto a la seal de entrada. En su

    implementacin se combinan elementos

    activos y pasivos, siendo frecuente el uso

    deamplificadores operacionales, que permite

    obtenerresonancia y un elevado factor Q sin

    el empleo debobinas.

    http://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica_anal%C3%B3gicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Componente_activohttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_pasivohttp://es.wikipedia.org/wiki/Componente_pasivohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tubo_de_vac%C3%ADohttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Amplificador_operacionalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amplificadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_activohttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_paso_alto#cite_note-1http://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_paso_alto#cite_note-1http://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_paso_alto#cite_note-1http://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1al_digitalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Frecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia_de_cortehttp://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia_de_cortehttp://es.wikipedia.org/wiki/Frecuenciahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=L%C3%ADnea_(telecomunicaci%C3%B3n)&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Amplificadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Decibeliohttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_paso_bandahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Frecuencia_central&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_paso_altohttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_paso_bajohttp://es.wikipedia.org/wiki/Media_geom%C3%A9tricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Media_geom%C3%A9tricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Amplificador_operacionalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Resonancia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Factor_Qhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Perritos_sin_petlo_y_colas_de_ratas,_adem%C3%A1s_de&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Perritos_sin_petlo_y_colas_de_ratas,_adem%C3%A1s_de&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Factor_Qhttp://es.wikipedia.org/wiki/Resonancia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Amplificador_operacionalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Media_geom%C3%A9tricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Media_geom%C3%A9tricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_paso_bajohttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_paso_altohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Frecuencia_central&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_paso_bandahttp://es.wikipedia.org/wiki/Decibeliohttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amplificadorhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=L%C3%ADnea_(telecomunicaci%C3%B3n)&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia_de_cortehttp://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia_de_cortehttp://es.wikipedia.org/wiki/Frecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1al_digitalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_paso_alto#cite_note-1http://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_activohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amplificadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amplificador_operacionalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tubo_de_vac%C3%ADohttp://es.wikipedia.org/wiki/Componente_pasivohttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_pasivohttp://es.wikipedia.org/wiki/Componente_activohttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica_anal%C3%B3gicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_electr%C3%B3nico
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    Ancho de banda: Paraseales analgicas,el ancho de banda es la longitud, medida

    enHz,del rango de frecuencias en el que se

    concentra la mayor parte de la potencia de la

    seal. Puede ser calculado a partir de una sealtemporal mediante elanlisis de Fourier.

    Tambin son llamadas frecuencias efectivas

    las pertenecientes a este rango.

    Figura 1.- El ancho de banda viene

    determinado por las frecuencias comprendidas

    entre f1y f2.

    As, el ancho de banda de unfiltro es la

    diferencia entre lasfrecuencias en las que su

    atenuacin al pasar a travs de filtro se

    mantiene igual o inferior a 3 dB comparada

    con la frecuencia central de pico (fc) en la

    Figura 1.

    Factor de calidad: El factor Q, tambindenominado factor de calidad o factor de

    selectividad, es un parmetro que mide la

    relacin entre la energa reactiva que almacena

    y la energa que disipa durante un ciclo

    completo de la seal. Un alto factor Q indicauna tasa baja de prdida de energa en relacin

    a la energa almacenada por el resonador.

    El factor de calidad de circuitos pasivos

    formados

    conresistencias,bobinas ycondensadores es

    bajo, inferior a 100, por el efecto de la

    resistividad del hilo de las bobinas,

    principalmente, ya que para valores elevados

    de inductancia se necesitan grandes longitudes

    de hilo. El uso decircuitos activos, que

    funcionan como multiplicadores de

    inductancia o capacidad puede mejorar el Q.

    El factor Q se define como la frecuencia de

    resonancia (f0) dividida por el ancho de banda(f2-f1):

    Tipos de ruido en comunicaciones: Encomunicacin, se denomina ruido a

    todaseal no deseada que se mezcla con la

    seal til que se quiere transmitir. Es el

    resultado de diversos tipos de perturbaciones

    que tiende a enmascarar la informacin cuandose presenta en labanda de

    frecuencias delespectro de la seal, es decir,

    dentro de suancho de banda.

    Tipos:

    Ruido de disparo

    El ruido de disparo es un ruido

    electromagntico no correlacionado,

    tambin llamado ruido de transistor,

    producido por la llegada aleatoria de

    componentes portadores (electrones y huecos)en el elemento de salida de un dispositivo,

    como ser un diodo, un transistor (de efecto de

    campo o bipolar) o un tubo de vaco. El ruido

    de disparo est yuxtapuesto a cualquier ruido

    presente, y se puede demostrar que es aditivo

    respecto al ruido trmico y a l mismo.

    Ruido de Johnson-Nyquist

    Tambin conocido comoruido termal es el

    ruido generado por el equilibrio de las

    fluctuaciones de lacorriente elctrica dentro

    de unconductor elctrico, el cual tiene lugar

    bajo cualquier voltaje, debido al movimiento

    trmico aleatorio de loselectrones.

    Ruido de parpadeo

    Es una seal o proceso con una frecuencia de

    espectro que cae constantemente a

    altasfrecuencias con un espectro rosa.

    http://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1al_anal%C3%B3gicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Hzhttp://es.wikipedia.org/wiki/An%C3%A1lisis_de_Fourierhttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Frecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Inductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Circuito_activo&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1alhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Banda_de_frecuencias&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Banda_de_frecuencias&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_de_frecuenciashttp://es.wikipedia.org/wiki/Ancho_de_bandahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ruido_de_disparohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ruido_de_Johnson-Nyquisthttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Ruido_termal&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Frecuenciahttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bandwidth_blue.pnghttp://es.wikipedia.org/wiki/Frecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Ruido_termal&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Ruido_de_Johnson-Nyquisthttp://es.wikipedia.org/wiki/Ruido_de_disparohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ancho_de_bandahttp://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_de_frecuenciashttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Banda_de_frecuencias&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Banda_de_frecuencias&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1alhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Circuito_activo&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Inductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Frecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/An%C3%A1lisis_de_Fourierhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hzhttp://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1al_anal%C3%B3gica
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    Ruido a rfagas

    Este ruido consiste en una sucesin de

    escalones en transiciones entre dos o ms

    niveles (no gaussianos), tan altos como varios

    cientos de mili voltios, en tiempos aleatorios e

    impredecibles.

    Ruido de trnsito

    Est producido por la agitacin a la que se

    encuentra sometida la corriente de electrones

    desde que entra hasta que sale del dispositivo,

    lo que produce una variacin aleatoria

    irregular de la energa con respuesta plana.

    Ruido de intermodulacin

    Es la energa generada por las sumas y las

    diferencias creadas por la amplificacin de dos

    o ms frecuencias en un amplificador no lineal.

    Cauntizacion no uniforme:Enprocesamiento digital de seales,

    la cuantificacin es la desratizacin de un

    rango continuo de amplitudes por

    aproximacin o truncamiento de valores. El

    resultado ser un grupo ms reducido de

    amplitudes discretas.

    La cuantificacin es el segundo proceso dentro

    de la digitalizacin de una seal, precedido porelmuestreo y seguido por lacodificacin.

    Cdigos:

    AMI("Altrnate Mark Inversin")

    Dependen de un tipo de codificacin que

    representa a los "unos" con impulsos de

    polaridad alternativa, y a los "ceros" mediante

    ausencia de pulsos. El cdigo AMI genera

    seales ternarias (+V -V 0), bipolares (+ -), y

    del tipo RZ o NRZ (con o sin vuelta a cero).La seal AMI carece de componente continua

    y permite la deteccin de errores con base en

    la ley de formacin de los "unos" alternados.

    En efecto, la recepcin de los "unos"

    consecutivos con igual polaridad se deber a

    un error de transmisin.

    Codificando los "ceros" con impulsos de

    polaridad alternativa y los "unos" mediante

    ausencia de impulsos, el cdigo resultante se

    denomina pseudoternario.

    Los cdigos AMI (inversin de marcas

    alternadas) se han desarrollado para paliar los

    inconvenientes que presentan los cdigos

    binarios NRZ y RZ (el sincronismo y lacorriente continua).

    El cdigo AMI consigue anular la componente

    continua de la seal elctrica. Sin embargo no

    resuelve la cuestin de cmo evitar la prdida

    de la seal de reloj cuando se envan largas

    secuencias de ceros. Este problema lo

    solucionan los cdigos bipolares de alta

    densidad de orden N, HDBN ( High Density

    Bipolar ) que pertenecen a la familia de los

    cdigos AMI, y que evitan la transmisin de

    secuencias con ms de N "ceros" consecutivos.El HDB3 es un cdigo bipolar de orden 3.

    NRZ (No retorno a cero): El nivel de la seal

    es siempre positivo o negativo. Los dos

    mtodos ms utilizados son:

    NRZ-L (Non Return to Zero-L): Un voltaje

    positivo significa que el bit es un 0, y un

    voltaje negativo que el bit es un 1.

    NRZ-I (Non Return to Zero, Invert on ones):

    En esta codificacin el bit 1 se representacon la inversin del nivel de voltaje. Lo que

    representa el bit 1 es la transicin entre un

    voltaje positivo y un voltaje negativo, o al

    revs, no los voltajes en s mismos. Un bit 0

    no provoca un cambio de voltaje en la seal.

    As pues, el nivel de la seal no solo depende

    del valor del bit actual, sino tambin del bit

    anterior.

    RZ (Retorno a cero)

    Utiliza tres valores: positivo, negativo y cero.

    Un bit 1 se representa por una transicin depositivo a cero y un bit 0 se representa con la

    transicin de negativo a cero, con retorno de

    voltaje 0 en mitad del intervalo.

    Bifase (autosincronizados)

    En este mtodo, la seal cambia en medio del

    intervalo del bit, pero no retorn a cero, sino

    que contina el resto del intervalo en el polo

    opuesto. Hay dos tipos de codificacin Bifase:

    http://es.wikipedia.org/wiki/Procesamiento_digital_de_se%C3%B1aleshttp://es.wikipedia.org/wiki/Muestreo_digitalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Codificaci%C3%B3n_digitalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Codificaci%C3%B3n_digitalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Muestreo_digitalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Procesamiento_digital_de_se%C3%B1ales
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    Manchester:Una transicin de polaridad de

    positiva a negativa representa el valor binario

    0, y una transicin de negativa a positiva

    representa un 1.

    Manchester Diferencial: Necesita dos cambios

    de seal para representar el bit 0, pero solo

    1 para representar el bit 1. Es decir, una

    transicin de polaridad inversa a la del bit

    previo, para representar el '0' y una transicin

    igual para el '1'.

    HDB3(High Density Bipolar 3)

    El cdigo HDB3 es un buen ejemplo de las

    propiedades que debe reunir un cdigo de

    lnea para codificar en banda base:

    El espectro de frecuencias carece de

    componente de corriente continua y su anchode banda est optimizado.

    El sincronismo de bit se garantiza con la

    alternancia de polaridad de los "unos", e

    insertando impulsos de sincronizacin en las

    secuencias de "ceros".

    Los cdigos HDBN (High Density Bipolar)

    limitan el nmero de ceros consecutivos que

    se pueden transmitir: -HDB3 no admite ms

    de 3 ceros consecutivos. Colocan un impulso

    (positivo o negativo) en el lugar del 4 cero.

    El receptor tiene que interpretar este impulso

    como un cero. Para ello es preciso

    diferenciarlo de los impulsos normales que

    representan a los "unos".

    El impulso del 4 cero se genera y transmite

    con la misma polaridad que la del impulso

    precedente. Se denomina por ello V "impulso

    de violacin de polaridad" (el receptor

    reconoce esta violacin porque detecta 2

    impulsos seguidos con la misma polaridad).

    Para mantener la componente de corrientecontinua con valor nulo, se han, de transmitir

    alternativamente tantas violaciones positivas

    como negativas (V+ V- V+ V-...).

    Para mantener siempre alternada la polaridad

    de las violaciones V, es necesario en algunos

    casos insertar un impulso B "de relleno"

    (cuando la polaridad del impulso que precede

    a la violacin V, no permite conseguir dicha

    alternancia). Si no se insertaran los impulsos

    B, las violaciones de polaridad V del 4 cero

    seran obligatoriamente del mismo signo.

    IV. DISEO:

    Filtro pasa bajo (ancho de banda 4KHz Rango 300Hz a 5KHz)

    Para este diseo la frecuencia de corte viene

    dada por la siguiente expresion:

    =1

    2= 5 (. . )

    =

    Para = 2 = 16

    Ademas elejimos = 1

    Filtro pasa alto (ancho de banda 10KHz Rango 20KHz a 30KHz)

    http://es.wikipedia.org/wiki/Codificaci%C3%B3n_Manchesterhttp://es.wikipedia.org/wiki/Codificaci%C3%B3n_Manchesterhttp://es.wikipedia.org/wiki/Codificaci%C3%B3n_Manchester
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    Para este diseo la frecuencia de corte viene

    dada por la siguiente expresion:

    =1

    2= 20 (. . )

    =

    4

    Para = 1 = 7.95

    Ademas elejimos = 2

    Filtro pasa banda (ancho de banda 10KHzRango de banda 5KHz a 15KHz)

    Para este diseo las frecuencias de corte

    superior e inferior vienen dadas por la

    siguientes expresion:

    =

    1

    21= 15 (. . )

    1 =

    =1

    22= 5 (. . )

    2 =

    Para:

    = 2 = 5.3 = 31.83

    V. BIBLIOGRAFIA (linkcografia)

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

    http://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_paso_bajo

    http://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_pas

    o_alto

    http://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_paso_banda

    http://hc09paa2.pbworks.com/f/Filtros+y+ancho+de+banda.pdf

    http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia_de_corte

    http://es.wikipedia.org/wiki/Ancho_de_banda

    http://es.wikipedia.org/wiki/Ruido_(comunicaci%C3%B3n)

    http://es.wikipedia.org/wiki/Cuantifica

    ci%C3%B3n_(procesado_de_audio)

    http://es.wikipedia.org/wiki/Codificaci%C3%B3n_digital

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