filtros segundo orden
Páginas: 5 (1139 palabras)
Publicado: 20 de febrero de 2014
I. OBJET.IVOS
General.
Comparar la operación de dos filtros de segundo orden (uno BPF y otro LPF) con las predicciones teóricas hechas a partir de los modelos lineales del amplificador operacional y de los filtros activos.
Específicos.
Implementar y operar en forma segura dos filtros activos de segundo orden, uno pasa banda y otro pasa bajos.
Determinar, de maneraexperimental, la frecuencia de corte de los filtros implementados.
Determinar la ganancia de voltaje de los filtros implementados para distintas frecuencias, expresando esta tanto en su forma lineal como en forma logarítmica.
Determinar el ángulo de desfase que se da entre las señales de entrada y salida de los filtros implementados para distintas frecuencias, expresando esta tanto en su forma lineal comode forma logarítmica.
Trazar las gráficas de respuesta en frecuencia (magnitud y ángulo de desfase) de los filtros implementados tanto en su forma lineal como en la forma logarítmica.
II. Procedimiento.
A. Equipo y materiales
1 Unidad PU-200 con PU-2200.
1 Tarjeta EB-122.
1 Osciloscopio de doble trazo.
2 Cables de conexión para el osciloscopio.
2 Cables de conexión para elPU-2000.
Los circuitos de filtros activos nos permiten el paso de determinadas frecuencias. Su operación se fundamenta en la respuesta en frecuencia que poseen los capacitores: Para bajas frecuencias la impedancia de un capacitor se puede modelar como un circuito abierto, mientras que a altas frecuencias su impedancia es baja. Dependiendo de la conexión del capacitor en el circuito, este seráun filtro pasa bandas o filtro pasa bajos.
A continuación se presentara un poco sobre el funcionamiento de los amplificadores operacionales como filtros de segundo orden. Este posee varias configuraciones de las que presentamos dos configuraciones básicas de las cuales se muestran: los filtros pasas bajos y los filtros pasas bandas; en el que se detallará un poco más el funcionamiento de cadafiltro.
A Filtro pasa banda.
El circuito a analizar es el siguiente:
Figura 1. Filtro pasa banda de segundo orden.
El valor nominal de los elementos a utilizar se muestran en detalle en la tabla 1.
Resistencias.
Capacitores.
R17
R18
R19
C5
C6
49.9kΩ
49.9kΩ
100kΩ
10nF
10nF
Tabla 1.
El voltaje de entrada (Ven) aplicado al circuito es de 2Vp-p con una frecuencia de1KHz, al aplicarle estos valores en la entrada del circuito logramos observar gracias al osciloscopio la señal de entrada como la de salida y se logro apreciar lo siguiente: Se observó claramente como la señal de salida esta adelantada con respecto a la señal de entrada, y un desfase de 112.5° con una amplitud de 0.64. Lo anterior se realiza para tener un referencia de como es el desfase como lamagnitud de la señales de entrada y de salida a una frecuencia antes mencionada.
Para obtener la frecuencia de corte un método bastante acertado es de hacer un barrido de frecuencia en el señal de salida y en el punto en que la señal de salida es aproximadamente 70% de la tensión de entrada en ese punto se encuentra la frecuencia denominada frecuencia de corte.(ver Figura 2)
Fc=340Hzdesfase=180°
Figura 2.señal de entrada y salida filtro pasa banda.
Para poder tener una mejor referencia al momento de realizar el grafico se realizaron dos tomas mas Fc/10 y 10*Fc en la Figura 3 se muestra la toma de señales a una frecuencia de Fc/10, y en la Figura 4 se muestra la toma de señales a una frecuencia de 10*Fc.
Frecuencia Fc/10.
Figura3.señal de entrada y salida filtro pasa banda con frecuencia Fc/10.
Frecuencia 10*Fc.
Figura 4.señal de entrada y salida filtro pasa banda con frecuencia de 10*Fc..
Para un mejor análisis de resultado a continuación se muestra todos los datos obtenidos en el filtro pasa banda respuesta en frecuencia.
Tabla 2. Respuesta en frecuencia filtro pasa...
General.
Comparar la operación de dos filtros de segundo orden (uno BPF y otro LPF) con las predicciones teóricas hechas a partir de los modelos lineales del amplificador operacional y de los filtros activos.
Específicos.
Implementar y operar en forma segura dos filtros activos de segundo orden, uno pasa banda y otro pasa bajos.
Determinar, de maneraexperimental, la frecuencia de corte de los filtros implementados.
Determinar la ganancia de voltaje de los filtros implementados para distintas frecuencias, expresando esta tanto en su forma lineal como en forma logarítmica.
Determinar el ángulo de desfase que se da entre las señales de entrada y salida de los filtros implementados para distintas frecuencias, expresando esta tanto en su forma lineal comode forma logarítmica.
Trazar las gráficas de respuesta en frecuencia (magnitud y ángulo de desfase) de los filtros implementados tanto en su forma lineal como en la forma logarítmica.
II. Procedimiento.
A. Equipo y materiales
1 Unidad PU-200 con PU-2200.
1 Tarjeta EB-122.
1 Osciloscopio de doble trazo.
2 Cables de conexión para el osciloscopio.
2 Cables de conexión para elPU-2000.
Los circuitos de filtros activos nos permiten el paso de determinadas frecuencias. Su operación se fundamenta en la respuesta en frecuencia que poseen los capacitores: Para bajas frecuencias la impedancia de un capacitor se puede modelar como un circuito abierto, mientras que a altas frecuencias su impedancia es baja. Dependiendo de la conexión del capacitor en el circuito, este seráun filtro pasa bandas o filtro pasa bajos.
A continuación se presentara un poco sobre el funcionamiento de los amplificadores operacionales como filtros de segundo orden. Este posee varias configuraciones de las que presentamos dos configuraciones básicas de las cuales se muestran: los filtros pasas bajos y los filtros pasas bandas; en el que se detallará un poco más el funcionamiento de cadafiltro.
A Filtro pasa banda.
El circuito a analizar es el siguiente:
Figura 1. Filtro pasa banda de segundo orden.
El valor nominal de los elementos a utilizar se muestran en detalle en la tabla 1.
Resistencias.
Capacitores.
R17
R18
R19
C5
C6
49.9kΩ
49.9kΩ
100kΩ
10nF
10nF
Tabla 1.
El voltaje de entrada (Ven) aplicado al circuito es de 2Vp-p con una frecuencia de1KHz, al aplicarle estos valores en la entrada del circuito logramos observar gracias al osciloscopio la señal de entrada como la de salida y se logro apreciar lo siguiente: Se observó claramente como la señal de salida esta adelantada con respecto a la señal de entrada, y un desfase de 112.5° con una amplitud de 0.64. Lo anterior se realiza para tener un referencia de como es el desfase como lamagnitud de la señales de entrada y de salida a una frecuencia antes mencionada.
Para obtener la frecuencia de corte un método bastante acertado es de hacer un barrido de frecuencia en el señal de salida y en el punto en que la señal de salida es aproximadamente 70% de la tensión de entrada en ese punto se encuentra la frecuencia denominada frecuencia de corte.(ver Figura 2)
Fc=340Hzdesfase=180°
Figura 2.señal de entrada y salida filtro pasa banda.
Para poder tener una mejor referencia al momento de realizar el grafico se realizaron dos tomas mas Fc/10 y 10*Fc en la Figura 3 se muestra la toma de señales a una frecuencia de Fc/10, y en la Figura 4 se muestra la toma de señales a una frecuencia de 10*Fc.
Frecuencia Fc/10.
Figura3.señal de entrada y salida filtro pasa banda con frecuencia Fc/10.
Frecuencia 10*Fc.
Figura 4.señal de entrada y salida filtro pasa banda con frecuencia de 10*Fc..
Para un mejor análisis de resultado a continuación se muestra todos los datos obtenidos en el filtro pasa banda respuesta en frecuencia.
Tabla 2. Respuesta en frecuencia filtro pasa...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.