Filtros controlados

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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS Deber de Circuitos Electrónicos
TEMA:

Filtros Programables Capacitores Conmutados

CONSULTA:

Filtros Controlados

En general, la sintonía de los filtros activos se consigue mediante el ajuste manual de resistencias y condensadores. En ocasiones, sin embargo, interesa un control electrónico de algunos de los parámetros delfiltro; se habla entonces de filtros controlados. Una forma de realizar este control se consigue usando multiplicadores o divisores analógicos. A modo de ejemplo, la figura 2.26 representa un filtro pasa-baja de primer orden (integrador compensado) en el que controlamos la constante de tiempo RC mediante un multiplicador en el lazo de realimentación. El resultado es que la constante de tiempo dela función pasabaja de primer orden queda afectada por una tensión de control, Ec, tal como expresa la ecuación siguiente:

Al aumentar la tensión de control (Ec), la constante de tiempo efectiva disminuye. Esto hace que el polo se desplace lo que, a su vez, repercute en la posición de la frecuencia de corte:

De igual manera que para la etapa pasa-baja del ejemplo anterior, se pueden diseñarestructuras similares de filtros controlados para etapas pasa-alta o pasa-banda, mediante la inclusión de multiplicadores analógicos en las estructuras.

En concreto, la inclusión de multiplicadores analógicos dentro de la estructura de un filtro activo universal, tal como se muestra en la figura 2.27, permite controlar por tensión la frecuencia 0 , que variará de forma lineal con la tensión decontrol; por contra, el factor Q y las ganancias permanecerán inalteradas. Las funciones de transferencia que implementa la etapa de la figura 2.27 son:

donde las constantes que aparecen en las expresiones valen, en función de los elementos resistivos y capacitivos de la etapa:

La tensión de control (Ec) debe ser positiva para evitar que los polos queden en la región derecha de los planos. En circuitos prácticos, el multiplicador analógico suele sustituirse por un convertidor D/A (digitalanalógico), que proporciona características de multiplicación analógica en dos o cuatro cuadrantes. El valor digital introducido en estos convertidores queda multiplicado de forma efectiva por una tensión de referencia mediante una estructura de escalera de resistencias, como la representada enla figura 2.28; La corriente de salida es proporcional al producto de ese valor digital y la tensión de referencia (VREF). El esquema completo de filtro bicuadrático controlado por tensión se ilustra en la figura 2.29, en donde las tensiones de salida del sumador y el primer integrador quedan multiplicadas por tensiones proporcionales a los valores digitales introducidos, que habrán de seridénticos. Vistos desde otra perspectiva, los convertidores D/A son en realidad resistencias de valor ajustable mediante la palabra digital, lo que permite obtener diferentes valores de 0 (Q permanece prácticamente invariable). Indicar, por último, que estos filtros sintonizados por tensión se utilizan ampliamente en diversas aplicaciones, entre las que se encuentran: los analizadores de espectros, ciertososciladores controlados por tensión, etc.

Se integró totalmente un filtro de bajo consumo que responde con una buena aproximación con la curva tipo A de ponderación sonora. El área ocupada por el filtro está determinada prácticamente en su totalidad por los capacitores. Se presentó un método sencillo para dimensionar filtros con capacitores conmutados integrado en tecnología CMOS, que puedeser aplicado para filtros de alta velocidad y bajo consumo, con respuesta selectiva, buena precisión y estabilidad. Una alternativa atractiva para la realización de filtros activos consiste en los denominados filtros con condensadores conmutados (SC - switched capacitor), en donde las estructuras que implementan las funciones analógicas están constituidas por redes de condensadores, conmutadores...
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