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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

FILTROS CON OP-AMP Curso: Electronica industrial (ML-837) Alumno: Angelino Gutierrez Johnny 20140102E

Profesor: Humani Edilberto

30 de mayo de 2017

FILTROS CON OP-AMP MARCO TEORICO 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 de resistencias, 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. Hay varios tipos de filtros, los más conocidos son Filtro pasa bajo, Filtro pasa alto, Filtro pasa banda

Filtro pasa bajo Un filtro paso bajo corresponde a un filtro electrónico caracterizado por permitir el paso de las frecuencias más bajas y atenuar las frecuencias más altas.1 El filtro requiere de dos terminales de entrada y dos de salida, de una caja negra, también denominada cuadripolo o bipuerto, así todas las frecuencias se pueden presentar a la entrada, pero a la salida solo estarán presentes las que permita pasar el filtro.

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. 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 PASO ALTO Un filtro paso alto (HPF) es un tipo de filtro electrónico en cuya respuesta en frecuencia se atenúan las componentes de baja frecuencia pero no las de alta frecuencia, éstas incluso pueden amplificarse en los filtros activos.1 La alta o baja frecuencia es un término relativo que dependerá del diseño y de la aplicación.

Si analizamos el circuito con la ayuda de Laplace, la función de transferencia es:

Que a la vez es la ganancia lineal del filtro También existe filtro pasa alto de segundo orden, que se muestra en la siguiente figura:

Si analizamos otra vez el circuito con la ayuda de Laplace, la función de transferencia es:

Nota: para hacer más simple el análisis se suele hacerse C1=C2

Filtro paso banda Un filtro paso banda es un tipo de filtro electrónico que deja pasar un determinado rango de frecuencias de una señal y atenúa el paso del resto, para hacer un filtro pasa banda se hace una superposición de filtro pasa bajo y filtro pasa alto

Respuesta frecuencial de un filtro paso banda

Aplicaciones 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.

SIMULACIÓN FILTRO PASA BAJO DE PRIMER ORDEN Con la ayuda de proteus, simulamos el siguiente circuito:

Variando las frecuencias, completamos la tabla pedida F 100 200 500 1000 2000 5000 10000

FILTRO PASA BAJO-1 ORDEN Vin(v) Vout(v) A 0.1 1 10 0.1 1 10 0.1 0 0 0.1 0 0 0.1 0 0 0.1 0 0 0.1 0 0

A(db) 20 20 -----------

Variando la frecuencia hasta encontrar la frecuencia de corte, se encuentra Fc=240hz

FILTRO PASA BAJO DE SEGUNDO ORDEN Con la ayuda de proteus, simulamos el siguiente circuito:

Variando las frecuencias, completamos la tabla pedida F 100 200 500 1000 2000 5000 10000

FILTRO PASA BAJO-2ORDEN Vin(v) Vout(v) 0.1 0 0.1 0 0.1 0 0.1 0 0.1 0 0.1 0 0.1 0

FILTRO PASA ALTO DE SEGUNDO ORDEN Con la ayuda de proteus, simulamos el siguiente circuito:

A 0 0 0 0 0 0 0

A(db) ---------------

Variando las frecuencias, completamos la tabla pedida para este caso F

Vin(mv) 100 200 500 1000 2000 5000 10000

FILTRO PASA ALTO-2 ORDEN Vout(mv) A A(db) 100 0 0 --100 16 0.16 100 20 0.2 100 62 0.62 100 94 0.94 100 98 0.98 100 100 1

-15.917 -13.9794 -4.15216 -0.53744 -0.1754 0

Variamos la frecuencia hasta encontrar la frecuencia de corte, se encuentra en aproximadamente Fc=1120hz

FILTRO PASA BANDA Con la ayuda de proteus, simulamos el siguiente circuito:

Ajustando el voltaje de entrada a Vpp=1.4v y a una frecuencia de 800hz Encontramos que la frecuencia de corte es Fc=247hz Vi 1.4v

Vo 136mv

A 0.097

Variando la frecuencia, también encontramos la frecuencia superior (FH) e inferior (FL) FL FH Ancho de banda(FH-FL)

180h z 250h z 70hz

AHORA CON R =2.2K Repetimos el procedimiento; La frecuencia de corte Fc= 295hz Vi 1v

También:

Vo 80mv

A 0.08

FL FH Ancho de banda

200hz 300hz 100hz