Filtro activo paso bajo con amplificador operacional

Filtro activo paso bajo con Amplificador Operacional
frecuencia de corte, ganancia
Los filtros activos se diferencian de los filtros comunes, en que estos últimos son solamente una combinación de resistencias, capacitores e inductores.

En un filtro común, la salida es de menor magnitud que la entrada

En cambio los filtros activos se componen de resistores, capacitores y dispositivosactivos como Amplificadores Operacionales o transistores.

En un filtro activo la salida puede ser de igual o de mayor magnitud que la entrada.

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Filtro activo paso bajo con Amplificador Operacional

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Curva de respuesta de un filtro Paso bajo.
Las líneas discontinuas rojas representan el filtro paso bajo ideal

Si se seleccionan los capacitores de modo que:
C1 = C2 = C   y      R1 = R2 = R3 = R
El valor de la frecuencia Fc (frecuencia de corte) se puede obtener con ayuda de la siguiente fórmula:  Fc = 0.0481 / RC.
Y la ganancia del filtro (acordarse de que es un amplificador) será:  Av = Vo / Vin = R2 / R1.
Si se expresa esta ganancia en decibeles: Av = 20Log Vo / Vin   o   Av = 20 log R2 / R1.
Nota: Fc (frecuencia de corte) es el punto en la curva detransferencia en que salida ha caído 3 dB (decibeles) desde su valor máximo.

Filtros activos
Como ya se sabe, entre las características que determinan a una señal eléctrica se encuentra la frecuencia.  En muchos casos, en la práctica, a través de un circuito, puede pasar más de una señal eléctrica, es decir, pueden pasar señales eléctricas con distinta frecuencia; sin embargo, se puede dar el casode que en determinadas circunstancias solo interesa única y exclusivamente una de las señales que pueden circular por el circuito.  Esta "selección" de una señal eléctrica según la frecuencia que tenga es lo que hacen los filtros.
Al principio, los filtros estaban compuestos únicamente por elementos pasivos, es decir, resistencias, condensadores e inductancias.  Sin embargo, la aparición delamplificador operacional ha traído consigo una mejora notable en la fabricación de los filtros, ya que se ha podido prescindir de las inductancias.  La mejora conseguida con el cambio de inductancias por amplificadores operacionales es apreciable en lo que se refiere a respuesta, aprovechamiento de la energía (menor disipación), tamaño y peso, ya que las inductancias no se pueden integrar en uncircuito y, por tanto, son elementos discretos con un tamaño considerable. Como desventajas de estos filtros (filtros activos RC) frente a los filtros fabricados con elementos pasivos (filtros RLC) están las limitaciones en los niveles de tensión y corriente y los efectos parásitos inducidos por los elementos activos, como por ejemplo la tensión de desplazamiento en corriente continua a la salida, lacorriente de polarización en la entrada, etc.  Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones que se dan a los filtros, las ventajas de los filtros activos RC sobre los pasivos RLC son más numerosas; de ahí que estén tomando una importancia cada vez mayor en el campo de la ingeniería.  Los filtros activos son circuitos compuestos por resistencias, condensadores y amplificadores operacionales, cuyafinalidad es dejar pasar a través de ellos las frecuencias para las que han sido diseñados, eliminando por tanto el resto de las frecuencias que no interesan.  Esto se consigue atenuando o incluso llegando a anular aquellas cuya frecuencia no está en el margen de frecuencias admisible.
Existen básicamente cuatro tipos de filtros, que son: filtros pasa-bajas, pasa-altas, pasa-banda y filtrossupresores de frecuencias o rechaza-banda.
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Un filtro pasa-bajas sólo permite el paso de señales con frecuencias menores a f1
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Un filtro pasa-altas sólo permite el paso de señales con frecuencias mayores a f1
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En un filtro rechaza banda,  las señales con frecuencias comprendidas entre f1 y f2 son las únicas que pasan
El rango de los filtros pasa-banda evidentemente dependerá de...