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• Adolfo Angeles

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INFORME PREVIO N°2: RESPUESTA EN FRECUENCIA.

1) OBJETIVO Hallar experimentalmente la respuesta de frecuencia de los filtros pasa abajo, pasa alto y pasa banda.

2) FUNDAMENTO TEÓRICO  Filtros Electrónicos Es un circuito o elemento que selecciona o atenúa una frecuencia o rango de frecuencias de una señal eléctrica que pasa a través de él, pudiendo modificar tanto su amplitud como su fase. Su principal carácter de división es por los elementos que posee; ya sea por elementos pasivos o ya sea por elementos activos, o mejor dicho según por ganancia.

 Según ganancia 

Filtros activos

Un filtro activo es un filtro electrónico analógico distinguido por el uso de uno o más componentes activos (que proporcionan una cierta forma de amplificación de energía), que lo diferencian de los filtros pasivos que solamente usan componentes pasivos. Típicamente este elemento activo puede ser un tubo de vacío, un transistor o un amplificador operacional.



Filtros pasivos

Su circuito está formado por componentes pasivos como condensadores, bobinas y resistencias, los que atenuarán la señal en mayor o menor grado, suelen tener poca potencia. Se utilizan para separar frecuencias determinadas del espectro y son relativamente difíciles de sintonizar, estos a su vez se diferencian en distintos tipos: i.

De un solo elemento: Los más simples y los primeros, filtros RC y RL, que contiene un solo elemento reactivo.

ii.

Filtros L: Formado por 2 elementos reactivos, paralelo y serie.

iii.

Filtros T y pi: Similar al filtro L pero este se diferencia y depende de la geometría del filtro. Pueden ser pasa bajo, alto, de banda o eliminadores de banda. Los componentes pueden distribuirse simétricamente o no, depende de las características de frecuencias requeridas.

iv.

Filtros de elementos múltiples: Pueden ser continuación o combinación de los filtros L, T y pi. Se utilizan cuando se desea mejorar algún parámetro del filtro.

 Según la frecuencia  Filtro pasa bajo Es aquel que permite el paso de frecuencias por debajo de la frecuencia de corte.



Filtro pasa alto

Es el que permite el paso de frecuencias desde una frecuencia de corte determinada hacia arriba, sin que exista un límite superior especificado.



Filtro pasa banda

Son aquellos que permiten el paso de componentes frecuenciales contenidos en un determinado rango de frecuencias, comprendido entre una frecuencia de corte superior y otra inferior.



Filtro elimina banda

Es el que dificulta el paso de componentes frecuenciales contenidos en un determinado rango de frecuencias, comprendido entre una frecuencia de corte superior y otra inferior.



Filtro pasa todo o ecualizador de fase

Idealmente no presenta atenuación, sino que influye sólo sobre la fase.



Filtro multibanda

Es que presenta varios rangos de frecuencias en los cuales hay un comportamiento diferente.



Filtro variable

Es aquel que puede cambiar sus márgenes de frecuencia.

 Ganancia Un filtro activo puede presentar ganancia en toda o parte de la señal de salida respecto a la señal de entrada. En su implementación se combinan elementos activos y pasivos, siendo frecuente el uso de amplificadores operacionales, que permite obtener resonancia y un elevado factor Q sin el empleo de bobinas.

 Función de transferencia Con independencia de la realización concreta del filtro, salvo que debe ser lineal, (analógico, digital o mecánico) su forma de comportarse se describe por su función de transferencia. Ésta determina la forma en que la señal aplicada cambia en amplitud y en fase, para cada frecuencia, al atravesar el filtro. La función de transferencia elegida tipifica el filtro.

Se puede llegar a expresar matemáticamente la función de transferencia en forma de fracción mediante las transformaciones en frecuencia adecuadas. Se dice que los valores que hacen nulo el numerador son los ceros y los que hacen nulo el denominador son polos.

H ( f )=numerador (f ) / denominador ( f ) El número de polos y ceros indica el orden del filtro y su valor determina las características del filtro, como su respuesta en frecuencia y su estabilidad.

 Ancho de banda Para señales analógicas, el ancho de banda es la longitud, medida en Hz, del rango de frecuencias en el que se concentra la mayor parte de la potencia de la señal. Puede ser calculado a partir de una señal temporal mediante el análisis de Fourier. También son llamadas frecuencias efectivas las pertenecientes a este rango.

Figura 1.- El ancho de banda viene determinado por las frecuencias comprendidas entre f 1yf 2 . Así, el ancho de banda de un filtro es la diferencia entre las frecuencias en las que su atenuación al pasar a través de filtro se mantiene igual o inferior a 3 dB comparada con la frecuencia central de pico (fc) en la Figura 1.

 Factor de calidad Q , también denominado factor de calidad o factor de selectividad, es un El factor parámetro que mide la relación entre la energía reactiva que almacena y la energía que disipa durante un ciclo completo de la señal. Un alto factor Q indica una tasa baja de pérdida de energía en relación a la energía almacenada por el resonador. El factor de calidad de circuitos pasivos formados con resistencias, bobinas y condensadores es bajo, inferior a 100, por el efecto de la resistividad del hilo de las bobinas, principalmente, ya que para valores elevados de inductancia se necesitan grandes longitudes de hilo. El uso de circuitos activos, que funcionan como multiplicadores de inductancia o capacidad puede mejorar el Q. El factor (f2-f1):

Q se define como la frecuencia de resonancia (f0) dividida por el ancho de banda

3) DATA SHEET y/o HOJA DE DATOS No se va a usar ninguno en esta experiencia.

4) EQUIPOS Y MATERIALES 

Osciloscopio

25 MHz , 5 mV /¿

 

Generador de señales Filtros: R1=10 K , C1=0.04 uf , R2=1 K , C1=0.1uf

5) PROCEDIMIENTO Conecte a la entrada del filtro, el generador de señales y a su salida el osciloscopio, con la amplitud del generador de señales de 1Vpp , aplique la señal al filtro.

 Filtro pasa bajo

Su diagrama de Bode:

 Filtro pasa alto

Su diagrama de Bode:

 Filtro pasa banda

Su diagrama de bode:

6) RESPUESTA A PREGUNTAS

No se encontraron preguntas.

7) SIMULACIÓN a) Manteniendo constante la amplitud de generador de señales varíe la frecuencia de la señal de 100 Hz y 20 kHz . Usaremos 4 frecuencias

100 Hz ,2 kHz ,10 kHz y 20 kHz .

b) Mida y anote la amplitud de la señal moduladora en dada frecuencia. c) Mida y anote el retardo de la señal de salida con respecto a la señal de entrada para cada una de las frecuencias de trabajo. d) Repita las mediciones indicadas para los filtros R1C1, C2R2 y R1C1-R2C2. o

En100 Hz

Filtro pasa bajo:

No se aprecia desfase ni disminución de amplitud.

Filtro pasa alto:

Se aprecia desfase y disminución considerable de la amplitud. Filtro pasa banda:

Lo similar a un filtro pasa alto, en esta frecuencia.

o

En 2kHz

Filtro pasa bajo:

Se aprecia desfase y disminución notable de la amplitud.

Filtro pasa alto:

Se aprecia desfase y disminución muy pequeño de la amplitud.

Filtro pasa banda:

Se aprecia un desfase y disminución de la amplitud, incluso, más que él pasa bajo.

o

En 10kHz

Filtro pasa bajo:

La diferencia se hace aún más notable

Filtro pasa alto:

No se aprecia desfase ni disminución de amplitud.

Filtro pasa banda:

Lo similar a un filtro pasa bajo, en esta frecuencia.

o

En 20kHz

Filtro pasa bajo:

La diferencia sigue aumentando conforme aumentamos la frecuencia.

Filtro pasa alto:

No hay diferencias de amplitud ni de desfase.

Filtro pasa banda:

Lo similar a un filtro pasa bajo, en esta frecuencia.

8) BIBLIOGRAFÍA          

https://es.slideshare.net/aicvigo1973/filtros-paso-bajoalto-y-banda http://senales.galeon.com/aficiones1349723.html https://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_paso_banda https://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_paso_bajo https://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_paso_alto https://www.youtube.com/watch?v=xRJg4qGH6Gk https://hetpro-store.com/TUTORIALES/pasa-bajas-filtro/ https://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_electr%C3%B3nico https://www.ecured.cu/Filtro_electr%C3%B3nico https://unicrom.com/filtros-electricos-electronicos-tipos-caracteristicas/