Filtros pasa bajo

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Facultad de Ingeniería Eléctrica
Laboratorio de Electrónica “Ing. Luis García Reyes”
Laboratorio de Instrumentación II
 
 
Practica 1:
Filtros activos, el filtro pasa bajas
 
Objetivo:
            Diseñar simular y probar un filtro pasa bajas tipo butterworth
 
Introducción:
            Un filtro se puede definir como una “red” utilizada para separar señales en base a su frecuencia.La función de filtrado consiste en seleccionar señales conteniendo frecuencias de interés para el sistema de instrumentación. Los filtros activos han mejorado la función de filtrado con la inclusión de amplificadores operacionales al proporcionar ganancias y respuestas a la frecuencia más tajante que las proporcionadas por los filtros tradicionales implementados con dispositivos pasivos, ademásmejoran mucho las características de estabilidad y acoplamiento electrónico y de adquisición de datos.
 
            Las ventajas mas importantes de los filtros activos son:
 
      Costo, ya que no necesitan inductores de alta precisión, simplemente se utilizan amplificadores operacionales, resistencias y capacitares.
      La modulación de etapas en cascada y/o paralelo hacen que losfiltros activos sean elementos muy sencillos y versátiles para su implantación en sistemas de instrumentación. Diversas etapas de filtros pueden conectarse en serie o en paralelo para producir respuestas más tajantes, masselectivas y de mejor estabilidad.
      La limitación de ancho de banda. Para los amplificadores operacionales comunes utilizados en sistemas de instrumentación, estos no responden afrecuencias arriba de los 100 Mhz.
 
Existen básicamente 5 tipos de filtros
 
            FILTRO PASA BAJAS.- Este filtro permite el paso de una banda de frecuencias que va desde CD hasta una cierta frecuencia

 
 
FILTRO PASA ALTAS.- Permite el paso de frecuencias mayores que una frecuencia baja (FL)
 

FILTRO PASA BANDA.- Permite el paso de una banda especifica de frecuencias yrechaza a todas las demás
 

FILTRO DE RECHAZO DE BANDA RECHAZABANDA.- Permite el paso de todas las señales a excepción de las de una banda, las cuales son rechazadas.
 

 
Los filtros mas comúnmente usados son los tipos Butterworth, Chevyshev y caver
 
            El filtro tipo Chevyshev tiene rizado en la banda de paso
            El filtro Caver tiene rizado en ambas bandas            La respuesta del filtro tipo Butterworth tiene su respuesta plana en ambas bandas además de que el diseño de los mismos es el mas simple.
 
En un filtro tipo Butterworth, la forma de la curva de la respuesta a la frecuencia del filtro obtenida usando la función de transferencia se puede diseñar con estructuras preestablecidas y de acuerdo a la posición de las raíces del polinomio característico en el planocomplejo “S” La estructura tipoButterworth corresponde a una respuesta sin rizado en el dominio de la frecuencia. Además el comportamiento dinámico de la repuesta en el tiempo para un sistema Butterworth se aproxima a la respuesta de un sistema critico amortiguado (factor de amortiguamiento =  0.707).
 
 
El filtro pasa bajas:
            Un filtro pasa bajas permite el paso de una bandaespecifica de frecuencias
 
            Esta banda de frecuencias es llamada banda de paso, en el caso del filtro pasa bajas, esta frecuencia es desde DC (cero hertz.) hasta una frecuencia FH
            En frecuencias superiores a FH, se tiene una atenuación en el voltaje de salida, pero a una frecuencia especificada como FS, definida como banda de paro, debe de existir una atenuación mínima.
Labanda de frecuencias mayores a FS es llamada banda de paso.
            La banda de frecuencias entre FH y FS es conocida como banda de transición.
 
 
Funciones de transferencia:
La manera de obtener la respuesta en algún simulador es introducir la función de transferencia del filtro, a continuación se presentan las funciones de transferencia de los filtros implementados.
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