Lab5_2012

Electricidad y Medidas Eléctricas II – 2012.

Departamento de Física – Fac. de Cs. Fco. Mát. y Nat. - UNSL

Práctico de Laboratorio: 5
Filtros Pasivos.
Objetivos:
1. Medir la respuesta en frecuencia de los filtros.
2. Medir la frecuencia de corte de un filtro pasa altas y pasa bajas.
___________________________________________________________________________
Introducción teórica.
Los filtros soncircuitos que permiten el paso de una determinada banda de frecuencias mientras
atenúan todas las señales que no están comprendidas dentro de esta banda. En los filtros se usan dispositivos
activos como transistores o amplificadores operacionales y redes pasivas RLC. Los dispositivos activos
proporcionan ganancia de voltaje y las redes pasivas proporcionan selectividad de frecuencia. En esteLaboratorio la atención se centrará en filtros pasivos, en los que sólo se usan resistencias y capacitores‡.
Los filtros son parte fundamental de los circuitos electrónicos y se utilizan en aplicaciones que van de
los circuitos de audio a los sistemas de procesamiento de señales digitales.

Filtros RC

Esta clase de filtros es la más simple y consta de un circuito RC serie. En estos circuitos siempretendremos una señal de entrada (VIn ) y una señal de salida (VOut ), la amplitud de la señal de salida dependerá
de la frecuencia de la señal de entrada. Veremos dos variantes de estos filtros: El Filtro Paso Altas y

Paso Bajas §.

Filtro RC Paso Altas

Este filtro, como su nombre lo indica atenúa el paso de señales de “ frecuencia baja” y permite el paso
de señales de “frecuencia alta”. Elcircuito y su respuesta en frecuencia se muestran en las siguientes Figuras:
Como se demostró en teoría, la ganancia F( f ) del filtro se define
como el cociente entre la tensión de salida (VOut ) y la tensión de
entrada (VIn ):
F( f ) =

VOut
=
V In

f/f C
⎛ f ⎞
1+ ⎜ ⎟
⎝ fC ⎠

2

VIn

VOut

(1.1)

Circuito Paso Altas
en donde fC = 1/2πRC es la frecuencia de corte.
O sea, que cuando f =fC la amplitud dela señal de salida es el
70.7% de VIn , y como se observa en la Fig.1 a medida que f aumenta la amplitud de (VOut ) tiende a la de
entrada.
Es más usual expresar la ganancia en decibeles, esto se debe a la respuesta logarítmica del oído humano a la
intensidad del sonido y a que esta representación permite apreciar de una manera más clara la respuesta del
filtro a diversas frecuencias. La Gananciaen decibeles del filtro paso-altas está dada por:
Los filtros en los que se usan amplificadores operacionales como elementos activos proporcionan ventajas sobre los filtros
pasivos. El amplificador operacional proporciona ganacia, por lo que la señal no se atenúa cuando paso a través del filtro. La
impedancia de entrada elevada del amplificador evita la carga excesiva de la fuente dealimentación, y la baja impedancia de salida
del amplificador evita que el filtro sea afectado por la carga a la que alimenta. Los filtros activos son también fáciles de ajustar
dentro de un amplio rango de frecuencias, sin alterar la respuesta deseada.
§ Ver Apuntes de Teoría.
1-3
Técnico Uni versitario en Electr. Telecomunicaciones y Pr of esorado en Tecnología Electrónica
‡

Electricidad y MedidasEléctricas II – 2012.

Departamento de Física – Fac. de Cs. Fco. Mát. y Nat. - UNSL
G dB = 20log

VOut
= 20 log F( f ) = 20log
VIn

f/f C

(1.2)

2

⎛ f ⎞
1+ ⎜ ⎟
⎝ fC ⎠
En la Figura 2 se observa la ventaja de representar la ganancia en decibeles (con la f en escala logarítmica).
1.0

Ganancia [dB]

Ganancia ( VOut / VIn )

0.8

0.6

0.4

R = 10KΩ
R = 1KΩ
R = 100Ω

0.2

Figura 1
0.0
5

1.0x10

5

3.0x10

55.0x10

5

7.0x10

20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
-80
-90
-100
-110
-120
-130
-140
-150
-160
-2
10

5

9.0x10

R = 10KΩ
R = 1KΩ
R = 100Ω

Figura 2
-1

10

0

1

10

10

f [Hz]

2

3

10

10

4

5

10

10

6

10

f [Hz]

I) Calcular la f C para los tres casos y señalarla en los dos gráficos. (C = 0.0068 uF)
f C (R=10K Ω )=.................... - f C (R=1K Ω )=...................- f C...