Filtros activos

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Tema 4. Filtros activos
Introducción Filtros ideales vs. reales. Parámetros de los filtros Tipos de filtros
Según función de transferencia Según tecnología Según tipo de implementación

Diseño de filtros VCVS Diseño de filtros de variables de estado Diseño de filtros de frecuencia eliminada Filtros de capacidades conmutadas

Universidad de Zaragoza, IEC.

A. Sanz y J. I. Artigas

Diseñode filtros activos 1

Introducción: ¿para qué se utilizan los filtros?
Acondicionamiento de señal de entrada
Eliminación de ruido en las señales de los sensores Selección de las frecuencias útiles Eliminación de las frecuencias indeseables

Digitalización de señales
Eliminación de frecuencias superiores (Aliasing) Fijación del ancho de banda para compresión o transmisiónAcondicionamiento de señal producida
Eliminación de armónicos Supresión de interferencias conducidas y radiadas Mejora de la linealidad o el rendimiento

Universidad de Zaragoza, IEC.

A. Sanz y J. I. Artigas

Diseño de filtros activos 2

Filtros ideales
A A

fc

f

fc

f

Filtro PASO BAJO (LP)
A

Filtro PASO ALTO (HP)
A

f1

f2

f

f1

f2

f

Filtro PASO BANDA (BP)Universidad de Zaragoza, IEC.

Filtro BANDA ATENUADA
A. Sanz y J. I. Artigas Diseño de filtros activos 3

Filtros reales: parámetros
Dominio de la frecuencia
Banda de paso (fp) Banda atenuada (fa) Zona de transición (fa-fp) Ganancia en ambas bandas (Amin, Amax) Nivel de rizado Desfase en frecuencia

Dominio del tiempo
Tiempo de subida (90%) y establecimiento (5%) Sobreoscilación ysuboscilación

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Diseño de filtros activos 4

Parámetros: dominio de la frecuencia
Amáx Nivel de rizado

Banda de paso Zona de transición Banda atenuada

Filtro ideal Filtro real
Amín

fp fa

f

Para el diseño, se suele normalizar a Amax=1 y fp=1
Universidad de Zaragoza, IEC. A. Sanz y J. I. Artigas Diseño de filtros activos 5Parámetros: dominio temporal
1.2 Filtro ideal 1 0.8 0.6 0.4 0.2 Filtro real 0 0 0.5 tr 1 1.5 t 2 s
t establecimiento
Diseño de filtros activos 6

Sobreoscilación

5%

90%

Suboscilación

2.5

t

t subida
Universidad de Zaragoza, IEC.

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Ejemplo: Las ondas cerebrales
El problema:
Al realizar un electroencefalograma aparece una señal de 50Hz superpuesta¿Cómo resolverlo?
Se ha de filtrar la señal eliminando la frecuencia de 50Hz sin afectar al resto de frecuencias

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A. Sanz y J. I. Artigas

Diseño de filtros activos 7

Ejemplo: Calculo de plantilla normalizada
Datos:
Ondas Alfa 8-13Hz Ondas Beta 14-25Hz Ondas Theta 4-7Hz Ondas Delta 1-3Hz Amplitud 10V El ruido inducido es de 50Hz y 0,5V Para que no seescuche, atenuar a una amplitud menor de 1mV
Amax = 1

Solución: filtro paso bajo
• fp=25Hz y fa=50Hz •
Amin = 0,002

fa =2 fp
1mV = 0,002 0,5V
→ p. 15
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fp 1

fa 2

• Amin =
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Diseño de filtros activos 8

Tipos de filtros
Según función de transferencia:
Butterworth Bessel Chebyshev Cauer

Según tipo de implementación:
VCVSVariables de estado Frecuencia eliminada

Según tecnología:
Pasivos Activos Capacidades conmutadas Digitales

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Tipos de filtros según función de transferencia
No es posible realizar filtros ideales
Se han desarrollado aproximaciones matemáticas Cada tipo de filtro es una aproximación que optimiza unaspecto parcial

Filtro de Butterworth
Ganancia lo más plana posible en la banda de paso a expensas de un corte poco abrupto. Pendiente de transición mediocre. Respuesta transitoria satisfactoria.

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Diseño de filtros activos 10

Tipos de filtros según función de transferencia
Filtro de Chebyshev
Corte más abrupto a expensas de...
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