Filtros

CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Un circuito eléctrico es una interconexión de elementos eléctricos unidos entre sí de forma que pueda fluir una corriente eléctrica, tiene tres partes importantes: la fuente de energía, los conductores y la carga (esta última es la que aprovecha la energía proporcionada por la fuente de energía).
Existen tres formas típicas de representar un circuito: el diagrama debloques, el diagrama esquemático y el diagrama pictórico , tal como se muestra a continuación:
DIAGRAMA DE BLOQUES

 
DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

DIAGRAMA PICTÓRICO


Filtro paso bajo
Un filtro paso bajo corresponde a un filtro caracterizado por permitir el paso de las frecuencias más bajas y atenuar las frecuencias más altas. El filtro requiere de dos terminales de entrada y dos de salida, deuna caja negra, también denominada cuadripolo o bipuerto, así todas las frecuencias se pueden presentar a la entrada, pero a la salida solo estarán presentes las que permita pasar el filtro. De la teoría se obtiene que los filtros están caracterizados por sus funciones de transferencia, así cualquier configuración de elementos activos o pasivos que consigan cierta función de transferencia seránconsiderados un filtro de cierto tipo.
En particular la función de transferencia de un filtro paso bajo de primer orden corresponde a , donde la constante es sólo una ponderación correspondiente a la ganancia del filtro, y la real importancia reside en la forma de la función de transferencia , la cual determina el comportamiento del filtro. En la función de transferencia anterior corresponde a lafrecuencia de corte propia del filtro, aquel valor de frecuencia para el cual la amplitud de la señal de entrada se atenúa 3 dB.
De forma análoga al caso de primer orden, los filtros de paso bajo de mayor orden también se caracterizan por su función de transferencia, por ejemplo la de un filtro paso bajo de segundo orden corresponde a , donde es la frecuencia natural del filtro y es el factor deamortiguamiento de este.
Configuración pasa bajo
En la siguiente figura se observa un filtro formado por dos células de Sallen-Key en cascada. Esta es una práctica habitual para aumentar el orden de un filtro. También se usan amplificadores operacionales.
Para frecuencias muy altas los condensadores funcionarán como cortocircuitos, por lo tanto el terminal positivo del amplificador operacionalestará a tierra, al tener realimentación negativa, el terminal negativo y por tanto la salida también tendrán la misma tensión. Por el contrario, a bajas frecuencias o tensión continua, los condensadores serán como un circuito abierto, por tanto las dos resistencias estarán en serie y, al no circular corriente por ellas, la tensión de entrada también estará presente en el terminal positivo deloperacional y a su salida. Por lo que la tensión de salida a muy altas frecuencias será cero y a frecuencias muy bajas la tensión de salida será igual que la entrada.
Para variar la ganancia del filtro se suele poner un divisor de tensión en el lazo de realimentación.

La respuesta en frecuencia se muestra en la siguiente gráfica:

Para sólo la primera etapa, la frecuencia de corte y el factor Qson:

Filtro de Butterworth
El filtro de Butterworth es uno de los filtros electrónicos más básicos, diseñado para producir la respuesta más plana que sea posible hasta la frecuencia de corte. En otras palabras, la salida se mantiene constante casi hasta la frecuencia de corte, luego disminuye a razón de 20n dB por década (ó ~6n dB por octava), donde n es el número de polos del filtro.

Filtrosde Butterworth de varios órdenes.
Según lo mencionado antes, la respuesta en frecuencia del filtro es máximamente plana (con las mínimas ondulaciones) en la banda pasante. Visto en un diagrama de Bode con escala logarítmica, la respuesta decae linealmente desde la frecuencia de corte hacia menos infinito. Para un filtro de primer orden son -20 dB por década (aprox. -6dB por octava).
El filtro...