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• AreycarCardona

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Filtro activo Pasa Banda con Amplificador Operacional

Ancho de banda BW,factor de calidad Q,frecuencia central fo Los filtros activos se diferencian de los filtros comunes, en que estos últimos son sólocombinación de resistencias, capacitores einductores. En un filtro común, la salida es de menor magnitud que la entrada. En cambio los filtros activos se componen de resistores, capacitores y dispositivos activos como Amplificadores Operacionales o transistores. En un filtro activo la salida puede ser de igual o de mayor magnitud que la entrada.

Filtro activo pasa banda con Amplificador Operacional El filtro Pasa Banda tiene la siguiente curva de respuesta de frecuencia. Dejará pasar todas lastensiones de la señal de entrada que tengan frecuencias entre la frecuencia de corte inferior f1 y la de corte superior f2. Las tensiones fuera de este rango de frecuencias serán atenuadas y serán menores al 70.7 % de la tensión de entrada. La frecuencia central de este tipo de filtro se obtiene con la siguiente fórmula: fo = 1 / [ 2πC x (R3R)1/2]

Curva de respuesta de un filtro pasa banda. Si se seleccionan los capacitores y resistores de modo que: C1 = C2 = C y R1 = R2 = R, el ancho de banda será: BW = f2 – f1 = 1.41 R / [ CR3 (R3R)1/2 ] El factor de calidad Q = fo / BW. Las líneas discontinuas verticales sobre f1 y f2 y la línea horizontal del 70.7% representan la respuestade un filtro pasa banda ideal. Nota: F1 y f2 (frecuencias de corte) son puntos en la curva de transferencia en que salida ha caído 3 dB (decibeles) desde su valor máximo.

Filtro activo Paso Bajo con Amplificador Operacional

¿Qué es un filtro activo? Un filtro activo paso bajo con amplificador operacional y los filtros activos en general, se diferencian de los filtros comunes, en que estos últimos son solamente una combinación deresistencias, capacitores e inductores. En un filtro común, la salida es de menor magnitud que la entrada. En cambio los filtros activos se componen de resistores, capacitores y dispositivos activos como Amplificadores Operacionales o transistores. En un filtro activo la salida puede ser de igual o de mayor magnitud que la entrada.

Filtro activo paso bajo con Amplificador Operacional

Curva de respuesta de un filtro Paso bajo. Las líneas discontinuas rojas representan el filtro paso bajo ideal

Ganancia y frecuencia de corte de un filtro activo paso bajo Si se seleccionan los resistores y capacitores de modo que: C1 = C2 = C y R1 = R2 = R3 = R 

El valor de la frecuencia Fc (frecuencia de corte) se puede obtener con ayuda de la fórmula: Fc = 0.0481 / RC.

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La ganancia del filtro (acordarse de que es un amplificador) será: Av = Vo / Vin = R2 / R1.

Si se expresa esta ganancia en decibeles, entonces: Av = 20Log Vo/Vin ó Av = 20 log R2/R1.

Nota: Fc (frecuencia de corte) es el punto en la curva de transferencia en que salida ha caído 3 dB (decibeles) desde su valor máximo.

Filtro rechazo de banda con 741 Algunas veces cuando se procesan señales analógicas hay una frecuencia constante que causa molestia y que se puede eliminar con un filtro rechazo de banda. En este caso, un filtro rechazo de banda con 741. Éste filtro se puede sintonizar de manera tal que tenga la misma frecuencia que la frecuencia que se desearechazar. Éste método tiene muchas aplicaciones, pero unaaplicación representativa de sus cualidades es la que se usa para eliminar frecuencias que se presentan en algunas grabaciones de baja calidad. Estas frecuencias como las señales de 50 o 60 Hertz de las líneas de distribución de energía eléctrica.

Funcionamiento del filtro rechazo de banda con 741 Nuestro filtro rechazo de banda con 741, utiliza dos filtros en cascada. Cada uno de ellos usa el amplificador operacional 741. Cada uno de estos filtros tiene una respuesta de frecuencia plana, pero sus fases cambian con la frecuencia.

La máxima variación de fase en este circuito es de 360°, una variación de 180° ocurre a una frecuencia de:

con unidades de Hercios o Hertz. A esta frecuencia la señal es invertida. Entonces mezclando la señal de fase retardada con la señal original se produce la cancelación de las amplitudes de ambas señales, justo a la frecuencia que deseamos eliminar. El potenciómetro se utiliza para graduar la intensidad o profundidad con que se hace el filtrado de la frecuencia que se desea eliminar. Ver el gráfico de voltaje de salida contra voltaje de entrada. La frecuencia que se desea filtrar puede ser modificada cambiando los valores de las dos resistencias R. Por ejemplo si deseamos que un filtro funcione a una frecuencia de 1 khz, Los condensadores C1 y C2 serán 15 nanofaradios y los valores de las resistencias R serán de 10.66 kilohmios

Diseño de un filtro pasa banda de 50 hertz.

Para filtrar la frecuencia de 50 hertz sólo es necesario utilizar la fórmula anterior, pero despejamos el valor de la resistencia (único elemento a la que podemos modificarle el valor). Si fc = 50 hertz, C = 15 nF, la resistencia es: R = 1 / (6.28 x 15nF x 50) = 213.2 Kilohmios. Se escoge la resistencia de valor más cercano: 220K.

Lista de componentes del filtro rechazo de banda 

3 amplificadores operacionales 741 (IC1, IC2, IC3)

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4 resistencias de 22k (R1, R2, R3, R4)

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2 resistencias de 10k (R5, R6)

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2 resistencias (valores por determinar según frecuencia) (R)

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1 potenciómetro de 1k

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2 condensadores de 15 nF (C1, C2)

Realice las siguientes cuestiones para el filtro de la figura: a) Obtenga H(jw) = . ¿Qué tipo de filtro es?. b) Si R1=10 kΩ, R2=5 kΩ, Rf=5 kΩ y C=1 μF, calcúlese fc y H0.

Dado el circuito de la figura, hallar: a) La función de transferencia G( jw). b) Si R2=10 kΩ, R1=5 kΩ, C1=1 μF y C2=10 μF, dibújar de forma simplificada el diagrama de Bode.

Concepto de Filtro Activo: Los filtros activos son circuitos electrónicos utilizados en sistemas de comunicaciones, conformados por resistencias, capacitores y amplificadores operacionales, con el propósito de impedir o permitir el paso de señales a determinados valores o rangos de frecuencias. (Gp:) f1 = (10Khz) (Gp:) f2 = (5Khz) (Gp:) f0 = (5Khz) (Gp:) Filtro Activo

Es la representación grafica de la ganancia de voltaje del filtro (Av) en función de la frecuencia (f). (Gp:) Av (Gp:) f (Gp:) Rango de Frecuencias Permitidas (Gp:) 0 Debido a que Av puede tener valores muy grandes y muy pequeños, en la grafica de respuesta se utiliza una escala logarítmica para representar a Av, con una unidad llamada el Belio. El submúltiplo de esta unidad utilizado en la mayoría de los sistemas es el Decibelio (dB), que corresponde a una decima parte del Belio. El dB, es la unidad típica para representar las relaciones de ganancia de voltaje y potencia: 1dB = 10 Log Ap 1dB = 20 Log Av, donde la Av = Vo/Vi, donde Vo es el voltaje de salida y Vi el de entrada Respuesta Ideal de un Filtro Activo: El decibelio (dB):

Tipos de Filtros Activos: (Gp:) dB (Gp:) f (Hz) (Gp:) Banda Pasante (Gp:) 0 (Gp:) fc (Gp:) Banda Eliminada (Gp:) dB (Gp:) f (Hz) (Gp:) Banda Pasante (Gp:) 0 (Gp:) fc (Gp:) Banda Eliminada Filtro Paso Bajo: Permite el paso de señales cuyas frecuencias estén comprendidas desde 0 hasta una frecuencia de corte fc y bloquea todas las frecuencias por encima de dicha fc. Filtro Paso Alto: Permite el paso de señales cuyas frecuencias estén comprendidas por encima de una frecuencia de corte fc y bloquea todas aquellas que estén entre 0 y dicha frecuencia de corte.

(Gp:) dB (Gp:) f (Hz) (Gp:) Banda Pasante (Gp:) 0 (Gp:) fo (Gp:) Banda Eliminada (Gp:) Banda Eliminada (Gp:) fc1 (Gp:) fc2 (Gp:) fc1 Frecuencia corte inferior fc2 Frecuencia corte superior fo Frecuencia central operación Filtro Paso Banda: Permite el paso de señales cuyas frecuencias estén comprendidas por encima de una frecuencia de corte inferior fc1 y por debajo de una frecuencia de corte superior fc2, bloqueando las frecuencia fuera de este rango. Este tipo de filtros se utiliza para sintonizar una señal en sistemas de radiofrecuencia o de televisión. Tipos de Filtros Activos:

Parámetros de un Filtro Paso banda:

Este parámetro se utiliza para establecer la cantidad de pérdida de señales cuando pasan por un filtro. Con una tensión de entrada constante, la atenuación se define como la tensión de salida a cualquier frecuencia, dividida entre la tensión de salida para las frecuencias medias. Establece la respuesta que define el comportamiento del filtro real, en relación al filtro de respuesta ideal. (Gp:) Av (Gp:) f (Gp:) Rango de Frecuencias Permitidas (Gp:) 0 (Gp:) Puntos de Atenuación Concepto de Atenuación:

Circuitos de Filtros Activos:

Circuitos de Filtros Activos:

Circuitos de Filtros Activos:

Ejercicios de Filtros Activos: