Introducción a filtros pasivos

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ANÁLISIS Y CARACTERIZACIÓN DE FILTROS PASIVOS UNAM Campus Juriquilla
A.S. Delgado1, D. Rangel2 & L.F. De las Casas3
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Licenciatura en Tecnología, Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada,Universidad Nacional Autónoma de México,A. P. 1-1010, C. P. 76000, Santiago de Querétaro, Qro., México. E-mail: samart2211@comunidad.unam.mx 2 Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada, Universidad Nacional Autónoma de México. 3 Ducafone, S.A.

Palabras clave: Sistemas, Señales, Audio,
Filtros, Pasivos.

Resumen
Se presenta una semblanza de lo que son los filtros pasivos, su importancia en lossistemas de audio y su efecto en las frecuencias de reproducción. Se analizó la respuesta en filtros de primer orden de acuerdo a su frecuencia y pendiente de corte.

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Introducción.

En el mundo del audio los filtros han tomado una gran importancia por ser sistemas útiles para mejorar la calidad del sonido, quitar ruido o sonido que existe en cierto rango de frecuencias, modificarlo oaumentarlo. De este modo se podría mejorar la fidelidad en la reproducción de audio para proyectos [1] en el que se usen transductores en la amplificación con el fin de asemejar el sonido original que esa fuente genera. Para simplificar la tarea se enfoco el trabajo en los filtros pasivos, es decir aquellos que contienen componentes electrónicos pasivos como resistores, capacitores e inductores;desde como se diseñan, que modelos existen, como se comportan y de una manera básica entender en base a que principios físicos

funcionan, antes de su uso, y dependiendo de este tomar decisiones para su diseño y construcción. Se decidió investigar primeramente conceptos básicos como carga eléctrica, diferencia de potencial, corriente eléctrica, resistividad y resistores (R), inductancia (L) einductores, capacitancia y el capacitor (C), potencia eléctrica, potencia e impedancia en audio. Así que se analizarán señales con el equipo de medición para hacer pruebas en filtros pasivos y obtener su respuesta en frecuencia, así como su comportamiento en base a sus elementos pasivos.

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Metodología y Materiales.

Para las mediciones realizadas se uso el Osciloscopio Tektronix TDS 2002B a 60MHz frecuencia de muestreo 1 GS/s, mostrado en la figura 1.

Figura 1: Osciloscopio digital 2 canales

Un generador de señales – LG FG 7002C con una señal sinusoidal, el cual se muestra en la figura 2

valores se uso la ecuación que relaciona a R y a C con ω0:

ω0 =
donde ω0 = 2πfc

1 RC

(1)

Para los filtros posteriores también fue necesario determinar la L

ω0 =
Figura 2:Generador de Señales

R L

(2)

La salida del generador se conectó a la entrada del circuito, en la salida se conectó el osciloscopio y las tres tierras juntas. Como se aprecia en la figuras 3 y 4.

en cada caso R se conoce también como reactancia, capacitiva XC para (1) y e inductiva XL para (2), esto nos ayuda a encontrar el valor de la resistencia para el filtro en la frecuenciaseleccionada [3]. Quedando R de 80 kΩ y se midió cada 100 Hz con un Vi (voltaje de inicio) de 6.9 V 2. Filtro pasa altos RC de primer orden Con una Fc de 1 kHz, se usó una C de 2 nF, una R de 80 kΩ y un Vi de 10 V; se midió en el rango de 2100 a 1100 Hz cada 100 Hz. 3. Filtro pasa bajos RC de primer orden Se usaron los mismos componentes solo variando el diseño, a modo de un pasa bajos (paralelo), Fc de 1kHz, C de 2 nF, R de 80 kΩ y un Vi de 10 V; se midió en el rango de 50 a 2100 Hz cada 100 Hz. 4. Filtro pasa bajos RL de primer orden Se calculó la R para una Fc de 200 Hz con una L de 0.764 mH, que dió de 1 Ω. Vi de 10 V y se midió en el rango de 10 a 220 Hz cada 10 Hz.

Figura 3: Montaje para pruebas y mediciones

Figura 4: Detalle de las conexiones eléctricas

Se hicieron las siguientes...