Filtros

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19.1. INTRODUCCIÓN
Un filtro se puede definir como un dispositivo que se coloca entre las terminales de un circuito eléctrico para modificar los componentes de frecuencia de una señal. Los filtros se pueden diseñar para que funcionen a partir de corriente continua hasta más allá de 10 000 MHz. Se clasifican según la forma de respuesta en frecuencia, el tipo de filtro (comoLC, cristal o activo) y la gama de frecuencias.

19.2.FORMAS DE RESPUESTA
Los filtros se pueden clasificar en las cuatro categorías que siguen, sobre la base de la respuesta en frecuencia: 1.Los filtros pasa baja permiten el paso a los componentes de baja frecuencia (por lo común, a partir de la corriente continua) hasta una frecuencia de corte especificada y presentan una alta atenuación porencima de ese punto de corte. 2.Los filtros pasa alta rechazan las frecuencias que van desde la corriente continua hasta una frecuencia de corte y dejan pasar los componentes por encima de ese punto de corte. 3.Los filtros pasa banda dejan pasar las frecuencias que se encuentran dentro de una banda dada y rechazan los componentes de fuera de esa banda. 4.Los filtros de rechazo de banda suprimen lasfrecuencias que están dentro de una banda dada y dejan pasar los componentes de fuera de dicha banda. Hasta cierto punto, estas descripciones son ideales puesto que en los filtros reales hay una región de transición entre la banda de paso y la región de alta atenuación (banda de rechazo). En la figura 1 se muestran las curvas típicas de los filtros para cada una de las cuatro categorías.19.3.DEFINICIONES DE LOS PARÁMETROS BÁSICOS
Además de las formas básicas de filtros, los técnicos o los ingenieros se deben familiarizar con la terminología que sigue y que se usa para describir o designar filtros. Frecuencia de corte (Fc) La frecuencia de corte define el límite de la banda de paso, y por lo común corresponde a 3 dB de atenuación. Mientras que los filtros pasa baja y pasa alta tienensólo una frecuencia de corte, los filtros pasa banda y de rechazo de banda tienen dos frecuencias de corte. Frecuencia central (F0) Los filtros pasa banda son geométricamente simétricos, o sea, simétricos en torno a una frecuencia central cuando se traza en papel para gráficas lineales logarítmicas con la frecuencia en el eje logarítmico. La frecuencia central se puede calcular por medio de:

F0 =F1 F2

(19.1)

en donde F1 es el corte inferior y F2 la frecuencia de corte superior, como se muestra en la figura 19-1. Para filtros estrechos, en donde la razón de F2 a F1 es menor que 1.1, la forma de respuesta se acerca a la simetría aritmética. A continuación, se puede calcular F0 mediante el promedio de las frecuencias de corte:

F0 =

F1 + F2 2

(19-2)

1

drs/vcm

FiltrosFrecuencia de corte de supresión de banda (Fs) La banda de paso y la de rechazo están separadas por una zona de transición. Fs es la frecuencia a la que se especifica la atenuación mínima que se requiere. Factor de selectividad (Q) Q0 es la razón de la frecuencia central de un filtro pasa banda al ancho de banda de 3 dB. Si F1 y F2 corresponden al punto inferior y superior de 3 dB, el factor deselectividad se podrá expresar como sigue:

Q0 =

F0 F2 − F1

(19-3)

NORMALIZACIÓN DE LAS ESPECIFICACIONES DE LOS FILTROS Se pueden escoger funciones de transferencia de conformidad con ciertas reglas matemáticas, de modo que las curvas correspondientes de filtros pasa baja tienen un punto 3dB en 1 rad = 1). Cada curva representa un conjunto de valores de elementos para un filtro LC oactivo. Se dice que ese filtro y su respuesta se “normalizan” a 1 rad. La técnica general para el diseño de filtros consiste en convertir primeramente las especificaciones del filtro en especificaciones de pasa banda normalizadas. A continuación se podrán comparar las especificaciones resultantes con las curvas normalizadas de respuesta en frecuencia y escoger un filtro pasa baja satisfactorio....