Reporte Practica No. _______

Universidad de San Carlos de Guatemala. Facultad de Ingeniera. Escuela de Mecnica Elctrica. Laboratorio de Circuitos Elctricos 2. Seccin:_________ Aux._____________

Nombre:_____________________________ Fecha: ___________ Carn: _______________________________

PRACTICA 4: FILTROS RLC OBJETIVO DEL EJERCICIO: Al trmino de esta unidad, usted deber estar en condiciones de determinar las frecuencias y atenuaciones de corte de los filtros pasa bajo y pasa alto en circuitos RL y RC, calculara y medir la frecuencia de resonancia, ancho de banda y factor de calidad de filtros pasa banda y rechaza banda serie paralelo, esto usando circuitos de prueba. EQUIPO Un (1) osciloscopio dual. (Laboratorio) Un (1) generador de ondas (Senoidal). (Laboratorio) Una (1) punta de osciloscopio. (Laboratorio) Una (1) punta de osciloscopio. (Alumno) Un (1) multmetro digital. (Alumno) Una (1) placa universal (Protoboard). (Alumno) Un (1) juego de cables y puentes (Alambre para Protoboard). (Alumno) Una (1) resistencia de 10, una (1) resistencia 1.5K, una (1) resistencia de 470 y una (1) resistencia de 333 (Alumno) Un (1) Inductor de 10mH. (Alumno) Un (1) Capacitor de 10nF (0.01F). (Alumno) Pinzas, corta alambre u otras herramientas. (Alumno) FILTRO PASA BAJO 1. PROCEDIMIENTO 1.1. Conecte el circuito pasa bajo RC mostrado en la Figura 1.

Figura 1.1 Circuito serie CA

1.2. Con los valores dados en la Figura 1.1, calcule la frecuencia de corte [(FCO = 1/(2RC)]. __________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ 1.3. Ubique el generador para una onda seno de 100 Hz a 15 Vpic-pic. Vare la frecuencia del generador sobre el rango de 100 Hz a 50 KHz. mientras que observa el voltaje de salida del filtro a travs de C1 (VC1). Repita este paso varias veces hasta que pueda observar cmo cambia el voltaje con la frecuencia VC1 aumenta o disminuye con la frecuencia? 1.4. Mida VC1, a cada una de las frecuencias dadas en la Tabla 1.1. Anote sus valores en la Tabla 1. Ajuste la frecuencia del generador hasta que una onda seno de perodo correcto aparezca en el osciloscopio. Verifique que VGEN no cambia con la frecuencia. Si esto sucede, reajuste el generador a 15 Vpic-pic a cada posicin. FRECUENCIA PERIODO 100 Hz 20 kHz 40 kHz 10 ms 50 s 25 sTabla 1.1. Datos de Salida para filtro pasa bajo RC.

VSALIDA (VC1)

dB DE CADA

1.5. Convierta los valores de VC1 a valores en dB por medio de la razn de voltaje de salida a cada frecuencia para el voltaje de salida a 100Hz. Calcule el valor en dB de la atenuacin con la expresin dB = 20 Log [ ]. Anote los valores en la Tabla 1.1. 1.6. Calcule el voltaje de salida (VC1) a 3 dB por debajo. (V-3dB = (VC1 a 100Hz) x 0.707). __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 1.7. La Figura 1.2 muestra una grfica tpica para la curva de respuesta del filtro pasa bajo RC que usted conect en el paso 1.2. En los siguientes pasos del procedimiento, marque los valores medidos en la curva de la Figura 1.2.

Figura 1.2. Curva de respuesta de un filtro pasa bajo RC. Llene los parmetros que hacen falta.

__________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 1.8. Variando la frecuencia del generador, ajuste el voltaje de salida del filtro (VC1) para el valor V-3dB que usted calcul en el paso 1.6. Mida el perodo (T) en el generador. Convierta este valor a frecuencia para obtener la frecuencia de corte (FCO). Marque el valor de FCO en la Figura 1.2. 1.9. De la Tabla 1.1, marque los valores -dB a 20kHz y 40kHz en la Figura 1.2. Note que los puntos que usted marc son una octava parte (20KHz y 40KHz). __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 1.10. Reste los dos valores en dB para obtener la atenuacin en dB/octava Anote la respuesta abajo. NOTA: Si usted tuvo errores en la medicin, la rata de atenuacin (prdida) entre 20KHz y 40KHz ser menor que el valor terico de 6 dB puesto que entre estas frecuencias se encuentra cerca la frecuencia de corte. Por encima de 40KHz la disminucin puede aproximarse a -6 dB. __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 1.11. Cmo ser la atenuacin, o prdida en dB entre 50KHz y 500KHz (una dcada)? __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________

1.12. Conecte el circuito mostrad en la Figura 1.3. Con los valores dados, calcule y anote FCO [FCO = R / (2L)]

Figura 1.3. Circuito Pasa bajo RL.

1.13. Coloque el generador para una onda seno de 1KHz y 15Vpic-pic. Vare la frecuencia del generador sobre el rango de 1KHz a 50KHz mientras que observa VR2. Aumenta o disminuye VR2 con un incremento en frecuencia? __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 1.14. Mida VR2 para cada frecuencia dada en la Tabla 1.2. Asegrese de que la salida del generador se mantenga constante. Anote los valores en la Tabla 1.2. dB DE FRECUENCIA PERIODO VSALIDA (VR2) CADA 1KHz 40KHz 80KHz 1 ms 25 s 12.5 sTabla 1.2. Datos de salida para un circuito pasa bajo RL

1.15. Convierta los valores VR2 a dB por medio de la razn de voltaje de salida para cada frecuencia al voltaje de salida a 1KHz. Calcule el valor en dB de atenuacin con la expresin dB = 20 Log [ ]. Anote los resultados en la Tabla 1.2. 1.16. Calcule y anote V-3dB (V-3dB =[VR2 a 1KHz] x 0.707). __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 1.17. La grafica 1.4 muestra una curva tpica por la respuesta del filtro pasa bajo RL, que usted conecto en el paso 1.12. en el siguiente paso usted anotara los valores medidos sobre la curva.

Figura 1.4. Curva de respuesta de un filtro pasa bajo RL. Anote los datos que faltan.

1.18. Variando la frecuencia del generador, ajuste el voltaje (VR2) de salida del filtro, al valor V-3dB que usted calculo en el paso 1.16. Mida el perodo de salida del generador. Convierta este valor a frecuencia para obtener FCO. Marque el valor de FCO en la Figura 1.4. 1.19. De la Tabla 1.2. Marque los valores de dB a 40KHz en la Figura 4. Observe la curva de respuesta, determine a cual frecuencia, ser menor la amplitud a la salida del filtro (VR2) __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 1.20. Refirindose a la figura 1.4, puede una frecuencia de 1KHz. Puede pasar con una pequea atenuacin o sera rechazada con una alta atenuacin? __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 1.21. Comparando los filtros RC de la figura 1.2 con el filtro RL de la figura 1.4, se podra afirmar que Ambos filtros generalmente tienen las mismas relaciones de deteccin? FILTRO PASA ALTO 2. PROCEDIMIENTO 2.1. Conecte el circuito pasa alto RC, mostrado en la figura 2.1.

Figura 2.1. Filtro Pasa alto RC

2.2. Con los valores dados en la figura 2.1, calcule FCO [FCO = 1 / (2RC) __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 2.3. Disponga el generador para una onda seno a 100Hz y a 15Vpic-pic. Vare la frecuencia del generador sobre el rango de 100KHz a 100Hz, mientras que observa el voltaje de salida del filtro a travs de R2 (VR2). Repita varias veces este paso hasta que pueda observar cmo cambia la frecuencia con el cambio de voltaje. VR2 aumenta o disminuye cuando la frecuencia disminuye? __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 2.4. Mida VR2 para cada frecuencia dada en la Tabla 2.1. Anote los valores en la tabla. Ajuste la frecuencia del generador hasta que la onda seno de perodo correcto aparezca en el osciloscopio. Verifique que VGEN, no cambia con la frecuencia. Si esto sucede, reajstelo a 15 Vpic-pic a cada posicin. FRECUENCIA PERIODO VOUT 100 kHz 5 kHz 500 Hz 10 s 200 s 2 ms dB DE CADA

Tabla 2.1. Datos de salida del filtro pasa alto RC

2.5. Convierta los valores de VR2 a valores en dB formando una relacin de voltaje de salida en cada frecuencia al voltaje de salida a 100KHz. Calcule los valores en dB de la expresin: dB = 20 Log ( ). __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 2.6. Calcule el voltaje de salida a 3dB abajo (V-3dB = VR2 a 100KHz x 0.707) __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 2.7. La Figura 2.2, muestra una grfica tpica de la curva de respuesta del filtro pasa alto RC que usted conect en el paso 2.1. En los siguientes pasos de procedimientos, usted entrara los valores en la curva de la figura 2.2.

Figura 2.2. Curva de respuesta de un filtro pasa alto RC. Anote los datos que faltan

2.8. Variando la frecuencia del generador, ajuste el voltaje de salida del filtro al valor de V-3dB que calcul en el paso 2.6. Mida el perodo del generador. Convierta este valor a frecuencia para obtener FCO. Marque el valor de FCO en la Figura 2.2. 2.9. Refirase a la Figura 2.2. Note que entre los dos puntos que usted marc existe una diferencia de una dcada (5KHz a 500Hz). De la curva lea y anote los valores de atenuacin en dB a estas dos frecuencias. __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 2.10. Reste los valores en dB para obtener la atenuacin en dB/dcada. Anote su respuesta abajo __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 2.11. Alcanza este valor el valor terico de 20 dB/dcada? NOTA: Si tuvo errores en la medicin; el valor ser menor que 20dB ya que la dcada (500Hz a 5KHz) est prxima a la frecuencia de corte (FCO). Por ejemplo la dcada entre 100Hz y 1KHz esta mas cerca a una atenuacin prxima a -20 dB. __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________

2.12. Conecte el circuito pasa alto RL, mostrado en la figura 2.3.

Figura 2.3. Filtro Pasa alto RL.

2.13. Con los valores dados en la figura 2.3, calcule Feo [FCO=R/(2L)] __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 2.14. Disponga el generador para una onda seno a 100KHz y a 15Vpic-pic. Vare la frecuencia del generador sobre el rango de 100KHz a 1KHz, mientras que observa el voltaje de salida. VL1 aumenta o disminuye con una disminucin de la frecuencia? __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 2.15. Calcule V-3dB (V-3dB= VLI a 100KHz x .707) __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 2.16. Variando la frecuencia del generador, ajuste la salida del filtro (VL1) a V-3dB que usted calcul en el paso 2.15. Mida el perodo de salida del generador. Convierta este valor a frecuencia para obtener FCO, y anote este valor abajo. __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 2.17. El filtro pasa alto RL tiene una curva de respuesta similar al filtro pasa alto RC mostrado en la Figura 2.2. Con FCO medido en el paso 2.16. Determine la atenuacin en dB (prdida) de una frecuencia de una octava menor que la frecuencia de corte (FCO). NOTA: Recuerde que a Feo, la atenuacin es 3 dB de la anterior. Las frecuencias menores que la Fco son atenuadas a la misma razn de 6 dB por octava o 20 dB por dcada, en un filtro pasa alto. 2.18. Determine y anote la atenuacin en dB de una frecuencia que es una dcada menor (1/10) que la frecuencia de corte medida en el paso 2.16. __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 2.19. Los pasos anteriores han mostrado que la razn de detencin del filtro puede ser determinada cuando se conoce la frecuencia de corte. Para determinar aproximadamente la frecuencia de detencin no se requiere conocer una porcin de la curva de respuesta

FILTRO PASA BANDA 3. PROCEDIMIENTO 3.1. conecte el circuito mostrado en la Figura 3.1.

Figura 3.1. Filtro pasa banda serie. R1 se conecta nicamente cuando se mide corriente, de lo contrario se debe puentear.

3.2. Coloque el voltaje de salida del generador a 15Vpic-pic. Conecte su osciloscopio a travs de la resistencia de salida R2. Disponga el generador sobre el rango desde 5KHz a 50KHz. El voltaje de salida (VSALIDA) aumenta a un pico y luego disminuye? __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 3.3. Conecte las sondas del canal 1 y 2 a travs de la combinacin serie L1 - C1. Use el mtodo ADD-INVERT para monitorear el voltaje a travs de estos componentes. Lleve el circuito a la resonancia variando la frecuencia del generador y note como el voltaje se hace nulo a travs de la combinacin LC. Remueva las sondas del osciloscopio. Conecte el canal 1 a travs de R2. Mida y anote el voltaje de salida (VSALIDA) 3.4. Mantenga el osciloscopio conectado a R2 y mida el perodo, calcule y anote la frecuencia de resonancia en la Tabla 3.1. (fr = 1/T). __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 3.5. Determine y anote el voltaje de salida en los puntos V-3dB ( V-3dB=0.707 x VSALIDA) __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 3.6. Con el circuito en resonancia, disminuya la frecuencia del generador mientras que observa el voltaje de salida (VSALIDA) de V-3dB que calcul en el paso 3.5. Mida el perodo, calcule y anote en la Tabla 3.1. La frecuencia menor de corte (fr = 1/T).R2 = 1.5K fr f1 f2 BW QTabla 3.1. Llene los datos obtenidos en las mediciones segn procedimiento.

R2 = 470

3.7. Determine la frecuencia de corte superior (f2) incrementando la frecuencia del generador desde la de resonancia fr mientras que observa el voltaje a travs de R2 (VSALIDA) Al aumentar la frecuencia desde un valor por debajo de la resonancia, el voltaje de salida aumentar, luego de la frecuencia de resonancia, al aumento de frecuencia el voltaje disminuir. Detngase en valor de V-3dB que obtuvo en el paso 3.5. Mida el perodo, calcule y anote en la Tabla 3.1. La frecuencia de corte superior (f2 = 1 /T) __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________

3.8. Con la frecuencia de corte mayor (f2) y menor (f1) anotados en la Tabla 3.1, calcule el ancho de banda (BW = f2-f1). Calcule el Q del circuito (Q = fr/BW). Anote sus resultados en la Tabla 3.1. 3.9. Cambie el valor de la resistencia de salida R2 de 1.5K a 470. Asegrese de que el voltaje del generador es 15Vpic-pic. Mida el voltaje a travs de la combinacin serie L1 - C1 (use el mtodo ADD-INVERT). Lleve el circuito a la resonancia, variando la frecuencia del generador hasta que el voltaje a travs de la combinacin se haga nulo. Remueva las sondas del osciloscopio. Conecte el canal 1 a travs de R2. Mida y anote el nuevo voltaje de salida (VSALIDA). __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 3.10. Mantenga la sonda del canal 1 del osciloscopio en su posicin, mida el perodo (T). Calcule fr y anote su resultado en la Tabla 3.1 (fr = 1 /T). Cambiando R2 cambia la frecuencia de resonancia? __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 3.11. Calcule y anote V-3dB (V-3dB = 0.707 X VSALIDA) __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 3.12. Con el circuito en resonancia, disminuya la frecuencia del generador por debajo de la resonancia hasta que el voltaje descienda al valor de V-3dB, que usted obtuvo en paso 3.11. Mida el perodo (T). Calcule f1 y anote sus respuestas en la Tabla 3.1. __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 3.13. Determine f2, incrementando la frecuencia desde su valor de resonancia, mientras que observa el valor del voltaje a travs de R2 (VSALIDA). Puesto que la frecuencia se hace variar desde un valor menor de la frecuencia de resonancia hasta un valor mayor, el voltaje de salida aumentar hasta la fr y luego de la resonancia disminuir. Permita que el voltaje disminuya hasta el valor de V-3dB, que usted obtuvo en el paso 3.11. Mida el perodo (T). Calcule f2 y anote su respuesta en la Tabla 3.1. __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________

3.14. Con los valores anotados en la Tabla 3.1 calcule el BW (BW=f2 f1), calcule el Q del circuito (Q=fr/BW). Anote los resultados en la Tabla 3.1. __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 3.15. Con base en los resultaos en la Tabla 4.1, la disminucin de R2 causa un aumento o disminucin de Q? BW aumento o disminuyo? __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________

3.16. conecte el circuito mostrado en la Figura 3.2.

Figura 3.2. Filtro Pasa Banda Paralelo.

3.17. Disponga el generador para una onda seno de 5KHz a 15Vpic-pic. La Figura 3.3, muestra una curva de respuesta tpica (Voltaje vs. Frecuencia) del circuito conectado en el paso 3.16. Para el siguiente paso usted marcara los valores que se le pide, dentro de esta curva. Determinara el BW y el Q del circuito. 3.18. Utilizando el mtodo ADD-INVERT, conecte el osciloscopio a travs de R1. Aumente la frecuencia del generador hasta la frecuencia de resonancia del filtro, cuando el voltaje a travs de R1 se anule. Remueva la sonda del osciloscopio y conecte el canal 1 a travs de la combinacin paralelo L1 C1 (VSALIDA). Mida el perodo (T) entre los picos adyacente y convierta este valor a frecuencia (fr = 1 /T). Marque el valor de fr en la figura 3.3.

Figura 3.3. Grafica de respuesta para un filtro pasa banda paralelo.

3.19. Si lo requiere, ajuste VGEN a travs de la combinacin paralelo L1 - C1 (VSALIDA) del circuito mostrado en la Figura 3.3. 3.20. Usando el valor de VSALIDA que determin en el paso 3.19, calcule V-3dB y anote dicho valor en la grfica de la Figura 3.3. (V-3dB=0.707 x VSALIDA) 3.21. Disminuya la frecuencia del generador desde la frecuencia fr hasta que el voltaje de salida VSALIDA decrezca al valor de V-3dB que obtuvo en el paso 3.20. Mida el perodo (T). Calcule f 1 y anote su respuesta en la grfica de la Figura 3.3. 3.22. Determine f2 incrementando la frecuencia a partir de la resonancia (fr), mientras que observa el voltaje a travs de la combinacin L-C (VSALIDA). El aumento de frecuencia hasta la resonancia, causa aumento de voltaje; luego de la resonancia, el voltaje disminuir. La disminucin ocurre hasta el valor de V-3dB que obtuvo en el paso 3.20. Con el osciloscopio, determine la frecuencia, marque el valor de f2 en la Figura 3.3.

3.23. Con los valores de la figura 3.3, calcule el BW y Q (BW=f2-f1, Q=fr/BW). Anote sus resultados abajo __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 4. FILTRO RECHAZA BANDA 4.1. Conecte el circuito que muestra la figura 4.1. Ajuste la salida del generador para una onda senoidal de 1KHz a 15Vpic-pic. Conecte el osciloscopio a la salida del filtro (VSALIDA). Mida y anote el voltaje de salida (VSALIDA). __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________

Figura 4.1. Filtro Rechaza banda serie. Recuerde que cuando no se mida corriente, R2 debe ser puenteada.

4.2. Con el osciloscopio conectado a travs de la salida del filtro, lleve la frecuencia del generador a la frecuencia de resonancia del circuito, verificando que el voltaje se hace nulo. Lleve las frecuencias varas veces a travs de la resonancia, detngase cuando el voltaje sea nulo. Remueva la sonda del osciloscopio y conctela a la salida del generador (VGEN). Mida el perodo (T) entre picos adyacentes y convierta el valor a frecuencia (fr = 1 /T). Anote esta frecuencia de resonancia en la tabla 4.1. NOTA: Algunos generadores de ondas seno pueden causar en las ondas de voltaje a travs de la salida grandes distorsiones cuando se llega a la resonancia del circuito. En este caso, mida la frecuencia moviendo su osciloscopio a VGENR1 = 1.5K R1 = 333

fr

f1

f2

BW

Q

Tabla 4.1. Llene la tabla con los datos que se indican.

4.3. Refirase a la curva de respuesta de la Figura 4.2. Calcule y anote el voltaje de salida a la frecuencia de corte (V-3dB = VSALIDAX0.707). __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________

Figura 4.2. Curva de respuesta de un filtro rechaza banda

4.4. Usando las frecuencias de corte menor (f1) y mayor (f2) anotados en la tabla 4.1, calcular BW (BW = f2-f1). Calcule el Q del circuito (Q = fr/BW). Anote sus resultados en la tabla 4.1. 4.5. Refirase al circuito de la figura 4.1. El Q del circuito tambin puede ser determinado por la ecuacin XL / R1. Usando la frecuencia de resonancia que anot en la tabla 4.1, calcule XL y divida por R1. Anote el valor de Q abajo. Se encuentra este valor dentro de los mrgenes de tolerancia (+/- 30%) comparado con el valor determinado de Q en el paso 4.4. (XL = 2 fr L; Q = XL / R) __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 4.6. Cambie el valor de R1 a 333. Disponga el generador para una onda seno de 1KHz y 15Vpic-pic. Con el osciloscopio conectado a travs de la salida del filtro (VSALIDA). Mida y anote el voltaje de salida (VSALIDA). __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 4.7. Con el osciloscopio conectado a la salida del filtro, incremente la frecuencia del generador hasta la resonancia cuando el voltaje se anula. Mida la salida del generador (VGEN) y determine la frecuencia (fr). Anote los valores de fr en la tabla 4.1 (Debajo de la columna de 333). __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 4.8. Refirindose a la curva de respuesta en la figura 4.2. Calcule y anote abajo el voltaje de salida a la frecuencia de corte (V-3dB = VSALIDA X 0.707). __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 4.9. Con el osciloscopio conectado a travs de la salida del filtro (VSALIDA), Disminuya la frecuencia del generador por debajo de fr hasta que alcance el valor de -3dB que obtuvo en el paso 4.8. Mida el T. Calcule f1 y anote su respuesta en la tabla 4.1.

4.10. Determine f2 incrementando la frecuencia del generador por encima de fr, recuerde que fr se da cuando el voltaje se anula. Detngase en el valor V-3dB que obtuvo en el paso 4.8. Mida el perodo (T). calcule f2 y anote su resultado en la tabla 4.1. 4.11. Con los valores anotados en la tabla 4.1. Calcule BW y Q (BW = f2 - f1; Q = fr / BW). Anote sus resultados en la tabla 4.1. 4.12. Refirase al circuito de la Figura 4.1. Con el valor de fr anotado en la tabla 4.1. calcule el Q del circuito (XL = 2 fr L; Q = XL / R). Recuerde usar el valor de 333 como el nuevo valor de R1. Anote el valor de Q abajo. Se encuentra este valor dentro de la tolerancia exigida ( 30%) respecto al valor obtenido en el paso 4.11? __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 4.13. Basados en los resultados anotados en la tabla 4.1. Disminuyendo R1, Q se incrementa y BW disminuye o disminuyendo R1, Q disminuye y BW aumenta? __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 4.14. Conecte el circuito que aparece en la figura 4.3.

Figura 4.3. Circuito del filtro rechaza banda paralelo.

4.15. La figura 4.4 muestra la curva de respuesta tpica (voltaje vs frecuencia) del circuito conectado en el paso 18. Para los siguientes pasos del procedimiento, marque los valores medidos en la curva de respuesta y luego determine BW y el Q del circuito.

Figura 4.4. Grfica de respuesta de un filtro rechaza banda paralelo.

4.16. Con el osciloscopio conectado a la salida VSALIDA, aumente la frecuencia del generador hasta anular el voltaje, remueva la sonda del osciloscopio y conctela a la salida del generador (VGEN). Mida el perodo (T) entre picos adyacentes, luego convierta este valor a frecuencia (fr = 1 /T). Marque el valor de fr en la figura 4.4.

4.17. Con el valor de VSALIDA que determin en el paso 4.15, calcule el voltaje de salida a las frecuencias de corte (V-3dB = VSALIDA X 0.707). Marque el resultado en la figura 4.4. 4.18. Con el osciloscopio conectado a la salida VSALIDA, disminuya la frecuencia del generador por debajo de fr hasta alcanzar el valor V-3dB que obtuvo en el paso 4.17. Determine f1 y marque su resultado en la figura 4.4. 4.19. Determine f2 variando la frecuencia del generador por encima de fr (Voltaje nulo) hasta que el voltaje de salida sea igual al valor V-3dB calculado en el paso 4.17. Marque sus resultados en la figura 4.4. 4.20. Con los valores marcados en la figura 4.4, calcule BW (BW = f2 f1). Anote su respuesta abajo. __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 4.21. Refirindose a la figura 4.3. Con el valor de fr que obtuvo en paso 4.16, calcule XL (XL = 2 fr L). Calcule y anote Q (Q = R/XL) __________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ 5. CONCLUSIONES: En la parte del ejercicio de filtros pasa bajo, usted encontr que ambos filtros pasa bajo RL y RC atenan gradualmente lasfrecuencias por encima de la frecuencia de corte. Usted vari la frecuencia sobre un amplio rango y not que a frecuencias por debajo de la de corte, el voltaje de salida se mantiene alto y casi constante. Por encima de la frecuencia de corte, el voltaje de salida desciende rpidamente. Ud. encontr que la atenuacin se mantiene a una razn casi constante de 6 dB/octava. Usted tambin encontr que la frecuencia de corte dependa de los valores RL y RC. observ que en un filtro RC, altos valores de resistencia y capacitancia producen una baja frecuencia de corte. En los filtros RL, la frecuencia de corte es directamente proporcional a la resistencia e inversamente proporcional a la inductancia. En este ejercicio usted demostr la operacin de un filtro pasa alto RC y RL descubri que al variar la frecuencia del

generador, el voltaje de salida fue alto a frecuencias por encima de la de corte, pero a frecuencias menores se disminuye. En el pasa alto RC, la reactancia capacitiva (XC) aumenta con una disminucin de la frecuencia, causando una menor salida a travs de la resistencia de salida. En un pasa alto RL, la reactancia inductiva (XL) disminuye con la frecuencia, produciendo una menor salida. Observ que la frecuencia de corte de un filtro pasa alto, como en el pasa bajo, es estrictamente una funcin de los valores de RC y RL. El corte de una pasa alto RC es inversamente proporcional a los valores de resistencia y capacitancia. En un pasa alto RL, el corte es directamente proporcional a la resistencia pero inversamente proporcional a la inductancia. Verific que los filtros pasa alto RC y RL tienen una razn de atenuacin de 6 dB/octava o 20 dB/dcada. En la parte del filtro pasa banda serie, este ejercicio se demostr su operacion. Se dispuso el generador sobre un amplio rango, se observ que el voltaje alcanza un valor pico a la frecuencia central pero disminuye arriba y abajo de la frecuencia de resonancia. La impedancia del circuito serie en resonancia es mnima, la corriente total y el voltaje mximo aparecer a travs de R2. Usted midi este voltaje, encontrando el valor de V-3dB para determinar la frecuencia de corte menor y mayor con f1 y f2 calcul el ancho de banda y con el BW calcul el Q del circuito. Encontr que calculando Q por medio del ancho de banda es aproximado al clculo realizado por la razn XL/R y la diferencia de ambos valores se encuentra dentro de las tolerancias exigidas. Determin que en un pasa banda serie una disminucin en la resistencia no tiene efecto en fr, pero produce un incremento en Q y disminuye BW. Luego examin la operacin de un filtro pasa banda en paralelo. Este circuito en resonancia tiene una impedancia y un voltaje de salida pico o mximo. Midi la frecuencia de corte mayor y menor calcul el ancho de banda y Q en el filtro serie. Demostr que el Q del circuito paralelo depende de la resistencia colocada en paralelo con la combinacin paralelo L1 - C1 (Q = R/XL) y encontr que en un filtro pasa banda paralelo el aumento en la resistencia, incrementa Q y disminuye BW. En la parte de los filtros rechaza banda serie y paralelo. La razn por la cual se utilizan circuitos estndar LC, la frmula de frecuencia resonante se utiliza para calcular la frecuencia de resonancia (fr = 1/2LC). Se demostr que ambos filtros de rechaza banda serie y paralelo actan como divisores de voltaje. A la frecuencia de resonancia, el divisor de voltaje produce la mxima o la menor atenuacin. Se verific que Q determina el ancho de banda un Q grande produce un ancho de banda angosto. Mientras que un Q pequeo produce un ancho de banda amplio. Con los filtros rechaza se prefiere un alto valor de Q porque la aplicacin de estos filtros se da para interferir seales de una sola frecuencia ms que de una amplia banda de frecuencias de seales. Se determin el Q de un filtro rechaza banda usando los valores de la resistencia del circuito que apareci en paralelo con el circuito resonante paralelo (Q = R/XL). Se determin el Q de un circuito resonante en serie con la expresin XL/R. Encontr que al mayor valor de Q se presenta el menor ancho de banda. Compar los valores calculados de Q con las mediciones realizadas y determin que eran similares.

6. PREGUNTAS DE REPASO 6.1. En un filtro pasa bajo RC, al disminuir el valor de C la frecuencia de corte: a) Disminuye b) Aumenta c) se mantiene constante d) cae a cero. 6.2. Si la frecuencia de corte de un filtro pasa bajo RC y un RL son las mismas los dos filtros tienen cual de las siguientes relaciones? a) el pasa banda RC igual al RL b) el pasa banda RC es mayor que el RL c) el pasa banda RC es menor que el RL d) el pasa banda RC es menor que el RL a bajas frecuencias solamente. 6.3. El aumento de la resistencia en un filtro pasa banda serie causa que BW a) aumente b) disminuya c) se mantenga constante d) disminuya a cero 6.4. En los filtros rechaza banda serie o paralelo, el nivel de voltaje de salida a la frecuencia central o resonante (fr), es a) el ms atenuado b) igualaV-3dB c) igual a VSALIDA d) constante a travs de toda la banda