Filtros

Filtros
Los filtros son redes que permiten el paso o detienen el paso de un determinado grupo de frecuencias (banda de frecuencias).
Características:
Están definidas por su función de transferencia y su orden.

Función de transferencia:
Determina la forma en que la señal aplicada cambia en amplitud y en fase al atravesar el filtro.

Orden:
El orden de un filtro describe el gradode aceptación o rechazo de frecuencias por arriba o por debajo, de la respectiva frecuencia de corte.

Tipos de filtros:
- filtros paso bajo
- filtros paso alto
En estos filtros una de sus principales característica es su frecuencia de corte, que delimita el grupo de las frecuencias que pasan o no pasan por el filtro.
En el filtro paso bajo pasarán las frecuencias por debajo de lafrecuencia de corte y en el filtro paso alto pasarán las frecuencias por encima de la frecuencia de corte.
- filtros pasa banda
- filtro supresor de banda o rechazo de banda
Principales características de los filtros pasa banda:
- frecuencia central
- ancho de banda
- factor de calidad
El gráfico A:
- muestra una frecuencia central fo (también llamada frecuencia de resonancia)
- anchode banda va de f1 a f2.
El gráfico B:
- muestra una frecuencia central fo (también llamada frecuencia de resonancia)
- ancho de banda va de f3 a f4.
Los dos gráficos de dos filtros con la misma frecuencia central.
Las frecuencia utilizadas para determinar el ancho de banda (f1, f2, f3, f4) se llaman frecuencias de corte o frecuencias de mediana potencia y se obtienen cuando la amplitudde la onda (ver el gráfico) cae en 3 decibeles de su máxima amplitud.
El gráfico B muestra un filtro de mayor selectividad, pues las frecuencias de corte están mas cerca de la frecuencia central fo (ver la amplitud de la salida del filtro). En este caso el ancho de banda del filtro es menor.
El gráfico A muestra un  filtro de menor selectividad, pues sus frecuencias están más alejadas de lafrecuencia central, pero su ancho de banda es mayor.
Para encontrar el factor de calidad de un filtro se utiliza la fórmula: Q = fo / AB
Donde:
fo = frecuencia de resonancia
AB = ancho de banda (f2 - f1) o (f4 - f3).
En este caso el factor de calidad del filtro B es mayor.
Filtros:
Orden, fase, relación entrada-salida
Un filtro es un circuito con al menos un elemento reactivo(inductor o capacitor).
Un circuito con solo un elemento reactivo es un  "filtro de primer orden", si el circuito tiene dos elementos reactivos es un "filtro de segundo orden", etc.
La diferencia que existe entre un filtro de primer orden y un filtro de orden mayor es la curva de respuesta de frecuencia
Como se ve del diagrama, las frecuencias de corte (f1 y f2 para la curva azul y f3 y f4 para lacurva roja) no necesariamente indican que las frecuencias tanto a la izquierda de  f1 y f3 y a la derecha de f2 y f4 están completamente eliminadas.
La curva en ambos casos desciende lentamente hasta su nivel más bajo.
Lo ideal sería que el filtro tuviera una forma más cuadrada de manera que las frecuencias indeseables fueran totalmente eliminadas.
Para lograr esto se incrementa el orden delos filtros (hay más elementos reactivos: bobinas y condensadores).
Este tipo de filtro es muy útil en muchos casos, pero hay otros en donde la señal a filtrar no es muy potente y la esta va perdiendo energía con forme avanza por las diferentes etapas del filtro. Para estos casos es mejor utilizar "filtros activos".

Consideraciones de fase y la tensión de salida.
En un filtro RC o RL hayque tomar en cuenta que el desfase entre la tensión y la corriente (alterna) está entre 0° y 90°. Este ángulo es determinado con exactitud con los valores de los componentes y la frecuencia en cuestión.
La fórmula es: Θ = arctan (Xc /R) para el caso de un filtro RC.
- Si Xc (reactancia capacitiva) fuera mucho mayor que R (digamos unas 100 veces) entonces. Θ = arctan(Xc /R) =  arctan(100R /R) =...