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Publicado: 26 de abril de 2012
Facultad de Ingeniería Eléctrica
Laboratorio de Electrónica “Ing. Luis García Reyes”
Laboratorio de Instrumentación II
Practica 2:
Filtros activos II
Objetivo:
Diseñar simular y probar un filtro pasa altas tipo Butterworth.
Introducción:
Recordando que un filtro es una red que es utilizada para permitir el paso de señales dependiendo de su frecuencia, un filtro pasa altas es un circuito queatenúan todas las señales cuya frecuencia esta por debajo de una frecuencia de corte especifica y permite el paso de las frecuencias superiores a la frecuencia de corte FL, de manera que la amplitud máxima Amax debe de ser mantenida en la banda de paso, y a la frecuencia igual o menor a la banda de paro debe de existir una atenuación mínima Amin.
FILTRO PASA ALTAS.- Permite el paso defrecuencias mayores que una frecuencia baja (FL)
|
Frecuencia |
FL |
Banda de Transición |
Fs |
Banda de PASO |
Banda de PARO |
Todo filtro pasa altas tiene una frecuencia de corte superior, debido a que ningún dispositivo realizable físicamente puede tener un ancho de banda infinita. Por esto se considera a un filtro pasa altas a un dispositivo que deja pasar un rango de frecuencias parala aplicación específica (No se confunda con el filtro pasa banda)
De manera similar al filtro pasa bajas, la forma en que podemos simular la operación del filtro es obteniendo su función de transferencia y obtener sus características de operación mediante algún simulador.
La función de transferencia que define a un filtro de primer orden es:
Ahora bien la función de transferencia de un filtropasa altas de segundo orden tiene la siguiente forma:
Diagrama esquemático del filtro de segundo orden:
Si observamos de manera detallada, los coeficientes de los denominadores de ambos filtros tienen la misma forma, se aplican los mismos criterios de selección de los componentes con respecto al factor de calidad. Así para el diseño del filtro de primer orden se siguen los mismos pasos que parael filtro pasa bajas.
Para diseñar un filtro de primer orden se siguen los siguientes pasos:
1.- Se selecciona el valor de la frecuencia de corte
2.- Seleccione el valor de C (< = 0.1uF)
3.- Calcular el valor de R utilizando:
4.- Seleccione R y Rf de acuerdo a la ganancia Af deseada.
Diseño del filtro de segundo orden
Diseño a:
1.- Seleccione el valor de la frecuencia de corte2.- Seleccione el valor de C1 = C2
3.- Calcule el valor de R1 = R2 utilizando:
4.- Seleccione el valor de Af para lograr una respuesta máximamente plana por medio del factor de calidad
5.- Seleccione r y Rf de acuerdo a la ganancia Af
Diseño b:
1.- Seleccione el valor de la frecuencia de corte
2.- Seleccione Af = 1
3.- Calcule el valor de R1 o R2 usando:
4.- Calcular el valorde C1 = C2 por medio de:
De manera similar, si se desean obtener filtros de orden superior, se pueden construir usando filtros de primer y de segundo orden conectados en cascada. Los valores de los componentes deben de seleccionarse para obtener una respuesta máximamente plana en la banda de paso al interconectar todas las etapas.
Obtención de las gráficas de bode en octave
El códigofuente para obtener las gráficas de salida del sistema en octave es el siguiente:
num = [1 0]
den = [1 10]
sys1 = tf2sys(num,den)
bode(sys1)
La función de transferencia representa un filtro pasa altas de primer orden (20 dB/dec)
Requisitos:
1- Diseñar un filtro pasa altas con las siguientes características:
-3 dB a 50 Khz.
-20 dB a 4 Khz
Obtener el orden del filtro por graficación
2-Para el diseño obtener las raíces del polinomio característico, la función de transferencia, gráfica de polos y comprobar el funcionamiento en algún simulador (matlab, Simnon, CC, Vsim, Spice, Octave, etc.) en el que se puede obtener:
a.- La gráfica de la respuesta a la frecuencia (magnitud en dB y ángulo de fase)
b.- La frecuencia de corte, la frecuencia de paro, la atenuación entre la...
Laboratorio de Electrónica “Ing. Luis García Reyes”
Laboratorio de Instrumentación II
Practica 2:
Filtros activos II
Objetivo:
Diseñar simular y probar un filtro pasa altas tipo Butterworth.
Introducción:
Recordando que un filtro es una red que es utilizada para permitir el paso de señales dependiendo de su frecuencia, un filtro pasa altas es un circuito queatenúan todas las señales cuya frecuencia esta por debajo de una frecuencia de corte especifica y permite el paso de las frecuencias superiores a la frecuencia de corte FL, de manera que la amplitud máxima Amax debe de ser mantenida en la banda de paso, y a la frecuencia igual o menor a la banda de paro debe de existir una atenuación mínima Amin.
FILTRO PASA ALTAS.- Permite el paso defrecuencias mayores que una frecuencia baja (FL)
|
Frecuencia |
FL |
Banda de Transición |
Fs |
Banda de PASO |
Banda de PARO |
Todo filtro pasa altas tiene una frecuencia de corte superior, debido a que ningún dispositivo realizable físicamente puede tener un ancho de banda infinita. Por esto se considera a un filtro pasa altas a un dispositivo que deja pasar un rango de frecuencias parala aplicación específica (No se confunda con el filtro pasa banda)
De manera similar al filtro pasa bajas, la forma en que podemos simular la operación del filtro es obteniendo su función de transferencia y obtener sus características de operación mediante algún simulador.
La función de transferencia que define a un filtro de primer orden es:
Ahora bien la función de transferencia de un filtropasa altas de segundo orden tiene la siguiente forma:
Diagrama esquemático del filtro de segundo orden:
Si observamos de manera detallada, los coeficientes de los denominadores de ambos filtros tienen la misma forma, se aplican los mismos criterios de selección de los componentes con respecto al factor de calidad. Así para el diseño del filtro de primer orden se siguen los mismos pasos que parael filtro pasa bajas.
Para diseñar un filtro de primer orden se siguen los siguientes pasos:
1.- Se selecciona el valor de la frecuencia de corte
2.- Seleccione el valor de C (< = 0.1uF)
3.- Calcular el valor de R utilizando:
4.- Seleccione R y Rf de acuerdo a la ganancia Af deseada.
Diseño del filtro de segundo orden
Diseño a:
1.- Seleccione el valor de la frecuencia de corte2.- Seleccione el valor de C1 = C2
3.- Calcule el valor de R1 = R2 utilizando:
4.- Seleccione el valor de Af para lograr una respuesta máximamente plana por medio del factor de calidad
5.- Seleccione r y Rf de acuerdo a la ganancia Af
Diseño b:
1.- Seleccione el valor de la frecuencia de corte
2.- Seleccione Af = 1
3.- Calcule el valor de R1 o R2 usando:
4.- Calcular el valorde C1 = C2 por medio de:
De manera similar, si se desean obtener filtros de orden superior, se pueden construir usando filtros de primer y de segundo orden conectados en cascada. Los valores de los componentes deben de seleccionarse para obtener una respuesta máximamente plana en la banda de paso al interconectar todas las etapas.
Obtención de las gráficas de bode en octave
El códigofuente para obtener las gráficas de salida del sistema en octave es el siguiente:
num = [1 0]
den = [1 10]
sys1 = tf2sys(num,den)
bode(sys1)
La función de transferencia representa un filtro pasa altas de primer orden (20 dB/dec)
Requisitos:
1- Diseñar un filtro pasa altas con las siguientes características:
-3 dB a 50 Khz.
-20 dB a 4 Khz
Obtener el orden del filtro por graficación
2-Para el diseño obtener las raíces del polinomio característico, la función de transferencia, gráfica de polos y comprobar el funcionamiento en algún simulador (matlab, Simnon, CC, Vsim, Spice, Octave, etc.) en el que se puede obtener:
a.- La gráfica de la respuesta a la frecuencia (magnitud en dB y ángulo de fase)
b.- La frecuencia de corte, la frecuencia de paro, la atenuación entre la...
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