Filtros Activos

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA EN INGENIERIA Y TECNOLOGIAS AVANZADAS

Circuitos Eléctricos Avanzados
Profesor: Gimcian David Canul Gómez
Practica: Filtros activos.
Integrantes:
Rogelio Alberto Amaya Villegas
Jorge Armando Méndez Chávez

Filtros Activos

1.1 RESUMEN DE LA ACTIVIDAD
En esta práctica, mediante el uso de filtros de frecuencias quecuentan en su diseño con amplificadores operacionales y capacitores (llamados filtros activos), haremos que una señal de entrada con una frecuencia variable se vea atenuada en un valor especificado (frecuencia de corte), esto para el filtro pasabajas y para el filtro pasaaltas.

2.2 FUNDAMENTOS TEORICOS
Los circuitos activos permiten construir filtros paso banda y de banda eliminada sinutilizar bobinas, lo cual resulta deseable en muchas ocasiones por que las bobinas suelen ser grandes, pesadas y costosas y pueden introducir efectos de campo electromagnético que dificulten conseguir las características de respuesta en frecuencia deseadas.
Los filtros activos proporcionan un control de la amplificación que no esta disponible en los circuitos de filtro pasivos. La frecuencia decorte como la anchura de la banda de paso de los filtros pasivos se veían alteradas cuando se añadía una carga resistiva a la salida del filtro. Esto no sucede con los filtros activos, debido a las propiedades de los amplificadores operacionales. Por tanto, utilizamos circuitos activos para implementar diseños de filtros en todas aquellas ocasiones en que la ganancia, la variación debida a la carga yel tamaño físico sean parámetros importantes dentro de las especificaciones de diseño.
Filtro pasa bajas.
Considerando el circuito de la figura 1, cualitativamente, cuando variamos la frecuencia de la fuente, sólo se ve afectada la impedancia del condensador. A frecuencias muy bajas, el condensador actúa como un circuito abierto y el circuito basado en amplificador operacional es unamplificador, pero con una ganancia igual a -R2R1. A frecuencias muy altas, el condensador actúa como un cortocircuito, conectando la salida del condensador a masa, entonces el circuito actúa como un filtro paso bajo con una ganancia en la banda de paso igual a -R2R1.

La frecuencia de corte para nuestro circuito pasa bajas con capacitor esta dada por la relación ωc=1R2C y que esta expresada en radianessobre segundo.
Filtro pasa altas.
El circuito de la figura 2 es un filtro pasa altas de primer orden, la impedancia en la rama de entrada es la combinación en serie de R1 y C, y la impedancia en la rama de retroalimentación es la resistencia R2. La frecuencia de corte se deduce de la función de transferencia del circuito y se expresa como ωc=1R1C expresada igualmente en radianes sobresegundo. Asimismo vemos también que el filtro activo permite obtener una ganancia en la banda de paso superior a 1.
3.3 DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD
Se requiere de un filtro pasabajas y un pasaaltas cuya frecuencia de corte sea a los 10 Kilohertz, para el caso del pasabajas a partir de esta frecuencia, la señal de entrada se vera atenuada en un factor del valor pico de la señal multiplicada por .707.Para el filtro pasaaltas, señales por debajo de los 10 kilos se verán atenuadas de la misma forma.
Cálculos filtro pasa bajas
fcorte=10 Khz ωc=2πfc ωc=62 831.85radseg Valor del capacitor:1nF ωc=1R2C
Dado que contamos con la frecuencia de corte, lo cual nos lleva a la frecuencia angular y el valor fijo del capacitor, calculamos el valor de la resistencia 1, e igualamos con laresistencia 2, para que nuestro circuito tenga una ganancia unitaria.
R2=1ωcC=15 915.49Ω
Este valor para ambas resistencias se consiguió con potenciómetros y se armó el circuito como en la figura 1, experimentando el comportamiento deseado.
A continuación se presenta una tabla donde se comparan la señal de entrada, la señal de salida y el ángulo de desfase que experimentan debido al filtro....