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• Anthony Espinoza

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Filtros pasivos II

CIRCUITOS ELECTRONICOS INTEGRADOS

LABORATORIO Nº 13

FILTROS PASIVOS II

INFORME

Integrantes:

Apellidos y nombres

Sección

Grupo

Espíritu Mata, Anibal

C5-3

A

Villa Areche, Yomar

C5-3

A

Profesor: Aparicio Arias, Pedro Pablo

Fecha de realización: 13 de noviembre del 2018 Fecha de entrega: 18 de noviembre del 2018

2018-II

Filtros pasivos II

1. Objetivos 

Medir la respuesta en frecuencia de los filtros.



Medir la frecuencia de corte de un filtro pasa banda y rechazo de banda.



Identificar el orden de los filtros pasa banda y rechaza banda

2. Fundamento Teórico Un filtro es un circuito electrónico que posee una entrada y una salida. En la entrada se introducen señales alternas de diferentes frecuencias y en la salida se extraen esas señales atenuadas en mayor o menor medida según la frecuencia de la señal. Si el circuito del filtro está formado por resistencias, condensadores y/o bobinas (componentes pasivos) el filtro se dirá que es un filtro pasivo. Si el circuito del filtro está formado por el esquema o célula básica se dirá que es de primer orden. Será de segundo orden si está formado por dos células básicas, de tercer orden si lo está por tres, etc. Frecuencia de corte: Es la frecuencia para la que la ganancia en tensión del filtro cae de 1 a 0.707 (esto expresado en decibelios, dB, se diría como que la ganancia del filtro se reduce en 3dB de la máxima, que se considera como nivel de 0dB). En los filtros pasa banda y elimina banda existirán dos frecuencias de corte diferentes, la inferior y la superior. Banda de Paso: Es el margen de frecuencias para las cuales la señal se atenúa

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Figura 1: Diagrama de filtros según su orden

2.1. Filtro pasa bajo Son aquellos que introducen muy poca atenuación a las frecuencias que son menores que la frecuencia de corte. Las frecuencias que son mayores que la de corte son atenuadas fuertemente. 2.2. Filtro pasa alto Este tipo de filtro atenúa levemente las frecuencias que son mayores que la frecuencia de corte e introducen mucha atenuación a las que son menores que dicha frecuencia. 2.3. Filtro basa banda En este filtro existen dos frecuencias de corte, una inferior y otra superior. Este filtro sólo atenúa grandemente las señales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte

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inferior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior. por tanto, sólo permiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar. 2.4. Filtro elimina banda Este filtro elimina en su salida todas las señales que tengan una frecuencia comprendida entre una frecuencia de corte inferior y otra de corte superior. Por tanto, estos filtros eliminan una banda completa de frecuencias de las introducidas en su entrada. Existe un símbolo para cada uno de estos filtros, símbolo que se usa en los diagramas de bloques de los aparatos electrónicos. Estos símbolos son los siguientes:

Figura 2: Simbología de tipos de filtros

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3. Lista de materiales 3. Lista de Materiales 3.1. Software Multisim

Figura 3: Multisim 14.0

4. Procedimiento 4.1. Filtro pasa banda

Figura 4: Circuito de filtro pasa banda

1. Escribir, para la configuración de la Figura .1, las ecuaciones que definen las características siguientes:

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4.1.1. Escribir, para la configuración de la Figura 4, las ecuaciones que definen las características siguientes: Ancho de banda:

Se define ancho de banda (Ab):

Ab=Fcs - Fci Donde: Fcs: Frecuencia de corte alta o superior Fci. Frecuencia de corte baja o inferior

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Av: Ganancia de tensión en las frecuencias de corte

Ganancia en dB GdB= 20*log(Av)

4.1.2. Comparar el valor de la ganancia de tensión con el valor ideal o teórico. Valores Teóricos Con la condición de que la ganancia (Av) sea igual a 0,707. Resistencia

Frecuencias de corte

Ganancia Av

Ganancia dB

4.7 kΩ

720,48 Hz

0,707

-3

100 Ω

33,86 kHz

0,707

-3

Sabemos que: Xc= 1/w*c w=2π*f donde: f= ??

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c=C1=47Nf Reemplazando los datos con la condición nos sale una frecuencia (f) de 33,87 kHz. Valores experimentales Resistencia

Frecuencias de corte

Ganancia Av

Ganancia dB

Ancho de Banda

Desfase

4.7 kΩ

716,577 Hz

0,710

-3.13

32,54 kHz

43,53º

100 Ω

32,261 kHz

0,710

-3,031

32,54 kHz

-42,62º

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Filtro pasa alto de 100 ohmios

Filtro pasa bajo a 4,7 k Ω

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Grado de desfase de R1

Grado de desfase de R2

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4.1.3. Varíe la onda de entrada senoidal desde 10Hz hasta 1MHz con Vp = 100 mV A 1 MHz

A 10 Hz

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A 10 Hz

A 1 MHz

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Cuando variamos la frecuencia en el generador de funciones de 10 Hz a 1 MHz la ganancia disminuye y la forma de onda en la salida se acerca más a la forma de onda en la entrada; es decir que la ganancia se va a perdiendo y disminuyendo y por ende la caída de tensión en la salida se aproxima a la caída de tensión en la entrada (Vo Vi) Análisis: En el desarrollo anterior hemos trabajado con una ganancia de -3dB, ya que el profesor nos sugirió que trabajemos con esa ganancia y obtengamos la frecuencia de corte; sin embargo, mediante la simulación y probando con diferentes frecuencias en el generador de funciones llegamos a la conclusión de que la frecuencia de corte no cambia en lo absoluto, en cambio la ganancia va disminuyendo a medida que vamos aumentando la frecuencia de entrada. Ejemplo: Frecuencia de entrada de 60 Hz

Resistencia

Frecuencias de corte

Ganancia Av

Ganancia dB

4.7 kΩ

720,48 Hz

0,9965

-0,03001

100 Ω

33,86 kHz

0,9096

-0,8229

Como se observa en el cuadro la frecuencia de corte no cambia, se mantiene tanto en el filtro pasa alto y pasa bajo; ya que sabemos que el filtro pasa banda es la unión de ambos filtros. Pero nótese que la ganancia está cerca de 1 (ganancia máxima).

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4.2. Simular el siguiente circuito

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4.2.1. ¿Explicar que cambio en ganancia, orden, ancho de banda … y por qué? El circuito consta de dos filtros pasa altos y dos pasa bajos entonces tenemos un filtro doble de pasa banda, ya que sabemos que un filtro pasa banda está conformada por un pasa alto y bajo. La ganancia disminuye ya que la frecuencia de entrada es de 100000 Hz. Con respecto al orden tenemos cuatro frecuencias de corte El ancho de banda es igual en ambos casos.

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5. Aplicación 5.1. Mostrar 2 aplicaciones industriales del filtro pasa banda Estos filtros tienen aplicación en ecualizadores de audio, y hacen que unas frecuencias se amplifiquen más que otras. Otra aplicación consiste en eliminar ruidos que aparecen junto a una señal, siempre que la frecuencia de ésta sea fija o conocida. Fuera de la electrónica y del procesado de señal, un ejemplo puede ser dentro del campo de las ciencias atmosféricas, donde se usan para manejar los datos dentro de un rango de 3 a 10 días. 5.2. Mostrar 2 aplicaciones industriales del filtro rechaza banda Pueden utilizarse filtros rechaza banda para eliminar el ruido de red de 50 Hz, presente en una débil señal de electrocardiograma (ECG), o para eliminar el zumbido de baja frecuencia que se genera al reproducir una cinta de cassette de audio, o para cancelar una señal de radiofrecuencia que interfiere en otra que se quiere sintonizar

6. Observaciones Se observó que a medida aumentamos la frecuencia de entrada en el osciloscopio la forma de onda en la salida se acercaba más a la forma de onda en la entrada. Se observó que la frecuencia de corte no cambia de acuerdo a los cálculos realizados teóricamente y experimentalmente.

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7. Conclusiones Se concluye que la ganancia disminuye al momento de aumentar la frecuencia de entrada Se concluye que el filtro no deja pasar la señal si la señal se encuentra debajo de la frecuencia de corte inferior y de la frecuencia de corte superior.

8. Recomendaciones Se recomienda trabajar en un ambiente limpio y ordenado. Se recomienda revisar la teoría para evitar confusión al momento de realizar el laboratorio.

9. Referencias 

Filtros

Revisado en: https://www.pcpaudio.com/pcpfiles/doc_altavoces/filtros_pasivos/filtrospasivos.html



Tipos de filtros

Revisado en: http://elcajondelelectronico.com/filtro-pasivo/

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10. Rúbrica de evaluación

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