Filtros Activos

Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Escuela de Ingeniería Electrónica Departamento de Electrónica

ELECTRÓNICA III

FILTROS ACTIVOS
Federico Miyara

C1 R1 v1 R2 K C2

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+ v2 −

Segunda Edición - Año 2004
B07.00

Riobamba 245 bis S2000EKE Rosario Argentina

http://www.fceia.unr.edu.ar/enica3 TEL 0341 4808543 FAX 0341 4802654Código interno de la publicación: B07.00 Primera edición: 1991 Mecanografiado: Roger Delgado Segunda edición corregida y ampliada y Primera edición digital Abril de 2004 http://www.fceia.unr.edu.ar/enica3/filtros-t.pdf

FILTROS ACTIVOS
1. Introducción
Puede definirse un filtro como cualquier dispositivo que modifica de un modo determinado una señal que pasa a través de él. Algunos autoresreservan la denominación de filtros para los dispositivos selectores de frecuencia, es decir, aquellos que “dejan pasar” las señales presentes en ciertas bandas de frecuencia y “bloquean” las señales de otras bandas. Aunque existen muchos filtros de interés práctico que no cumplen esa función, por lo que preferimos la definición más amplia, la mayoría de los filtros que trataremos son selectoresde frecuencia. La excepción la constituyen los filtros pasatodo que, sin alterar la amplitud, modifican la fase. Hay diversas clasificaciones de los filtros. Cuando la señal es una magnitud eléctrica (corriente o tensión), es un filtro eléctrico. Existen también filtros mecánicos, filtros acústicos, filtros ópticos, etc. Otra clasificación es en filtros lineales y filtros no lineales según que sucomportamiento pueda o no modelizarse matemáticamente con ecuaciones lineales. Un ejemplo de filtro no lineal es un comparador de tensión. Otro, un rectificador. Otra clasificación es en filtros analógicos y filtros digitales. Los filtros analógicos son aquéllos en los cuales la señal puede tomar cualquier valor dentro de un intervalo, y los digitales corresponden al caso en que la señal toma sólovalores discretos. También pueden clasificarse en filtros continuos y filtros discretos o muestreados, según que la señal se considere en todo instante o en instantes discretos. Dado que los filtros digitales en la práctica son siempre muestreados, el nombre “filtro digital” se refiere habitualmente a filtros discretos digitales. Sin embargo, existen filtros discretos no digitales, como losfiltros de capacidades conmutadas. Finalmente, los filtros también pueden clasificarse en filtros activos o filtros pasivos según empleen o no fuentes controladas (elementos activos, tales como amplificadores y sus derivados). Los filtros eléctricos pasivos se implementan en general con inductores y capacitores. Dado que los inductores son elementos, voluminosos, pesados y costosos, el empleo de filtrospasivos es poco conveniente excepto en frecuencias bastante altas. Los inductores pueden eliminarse mediante el uso de amplificadores y técnicas de realimentación. En lo que sigue nos ocuparemos de los filtros eléctricos, analógicos, lineales y activos. Comenzaremos por los filtros continuos y luego daremos nociones de aplicación de un tipo particular de filtros discretos: los de capacidadesconmutadas. Nuestro objetivo será diseñar un filtro activo que satisfaga los requerimientos de un problema dado. Ejemplo 1: Se tiene una onda cuadrada de amplitud fija y frecuencia variable entre 50 Hz y 60 Hz. Se desea convertirla en senoidal con distorsión armónica DTA < 1% y una fluctuación de amplitud no mayor de ± 5%. Como en todo problema de diseño, la solución no es única, debiéndose, en muchoscasos, optar entre diversos caminos para avanzar en el diseño. La mayor sencillez, el menor costo, o la mayor independencia de tolerancias u otras no idealidades pueden ser criterios útiles para tomar una decisión.

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Filtros Activos

2. Conceptos básicos
2.1. Función de transferencia y atenuación

Emplearemos la representación mediante las transformadas...