Practica 2 Filtro Activo Butterworth Pasa-Banda de Segundo Orden

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1 Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Escuela de Mecánica Eléctrica Laboratorio de Electrónica Electrónica 4 Segundo Semestre 2015 Auxiliar: Estuardo Toledo Practica 2 Filtro Activo Butterworth Pasa-Banda de Segundo Orden Introducción EI filtro es un sistema diseñado para obtener una característica de transferencia deseada. Opera sobre una señal (o señales) de entrada en una forma predeterminada. Filtros Activos Pueden presentar ganancia en toda o parte de la señal de salida respecto a la de entrada, incluyendo ganancia de potencia. En su implementación se combinan elementos pasivos y activos. Siendo usual el uso de amplificadores operacionales, que permiten obtener un elevado factor de calidad (Q) o factor de mérito sin el empleo de bobinas (inductores), debido a que son voluminosos y costosos y tienen grandes componentes resistivos internos. Orden de un filtro 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 estabilidad. El orden de un filtro describe el grado de aceptación o rechazo de frecuencias por arriba o por debajo, de la respectiva frecuencia de corte. 1. Un filtro de primer orden, presentará una atenuación de 20 db/década (10 veces su frecuencia de corte) o 6 db a la primera octava (2 veces su frecuencia de corte). 2. Un filtro de segundo orden tendría el doble de pendiente (representado en una escala logarítmica). Esto se relaciona con los polos y ceros: cada polo simple hace que la pendiente baje con 20 db/dec y cada cero simple que suba con 20 db/dec. De esta forma los ceros y polos pueden compensar su efecto. 3. Para realizar filtros analógicos de órdenes más altos se suelen necesitar más elementos reactivos (inductores o capacitores), por lo que a mayor orden un filtro se hace más complejo. Sin embargo en el caso de los filtros digitales es usual órdenes superiores a 100.

2 Filtro Pasa Banda Permiten el paso de frecuencias en un rango o banda de frecuencias, comprendido entre una frecuencia de corte inferior y otra superior. Filtro Butterworth En honor al ingeniero británico Stephen Butterworth; filtro básico, con respuesta más plana en la banda de paso y caída aguda en la frecuencia de corte a razón de 20n [db/dec], donde n es el orden. La función de transferencia del filtro en función de la ganancia K pb a w=0, la frecuencia de corte y el orden del filtro n es: El orden del filtro tiene que ver con el número de polos de la función de transferencia o con el número de redes presentes en la estructura. Mientras mayor sea el orden del filtro más aproximada será su respuesta a la respuesta ideal del filtro. Si la frecuencia w es mucho mayor que la frecuencia de corte, puede demostrarse que la atenuación del filtro viene dada por: Es decir, un filtro Butterworth de primer orden tiene una atenuación de 20 db/década, el de segundo orden 40 db/década y el tercer orden 60 db/década. Valores con respecto a la ganancia máxima 20 log Kpb. Objetivos Que el estudiante aprenda a armar circuitos, diseñar, interpretar y leer diagramas de circuitos electrónicos así mismo como el uso de los filtros de segundo orden. Que use los filtros butterworth aprendidos en clase y que a partir de estos diseñe un filtro.

3 Descripción La práctica consiste en: Usar los filtros butterworth vistos en clase junto a su teoría para realizar un filtro pasabanda a partir de los filtros pasa-bajo y pasa-alto. Armar el filtro pasa-banda butterworth de segundo orden. La banda de paso del filtro pasa-banda tiene que tener un ancho de banda de 200 Hz. Deben realizar un dimensionamiento de la impedancia para encontrar los valores prácticos ya que estos valores teóricos son no son prácticos. Mostrar las formas de onda en el osciloscopio y voltajes de los circuitos según los enunciados. Formato de entrega Entregar la hoja de calificación adjunta. Armar los circuitos en protoboard en el laboratorio de electrónica. Deben traer sus propios componentes electrónicos. Nota La práctica se puede hacer en grupos de máximo de 3 integrantes. No se reciben practicas, investigaciones, circuitos y tareas tarde. Circuitos: Filtro butterworth pasa-bajo de segundo orden. Calcular los valores del filtro con un valor de Z=10000

4 Filtro butterworth pasa-alto de segundo orden. A partir del filtro pasa-bajo se puede realizar el filtro pasa-alta, intercambiando sus resistencias por capacitores y viceversa.

5 Hoja de calificación Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Escuela de Mecánica Eléctrica Laboratorio de Electrónica Electrónica 4 Segundo Semestre 2015 Auxiliar: Estuardo Toledo Practica No. 2 Grupo: Filtro Activo Butterworth Pasa-Banda de Segundo Orden Es obligatorio que los estudiantes lean el Normativo de evaluación y promoción del Laboratorio de Electrónica Nombres Completos Carnet Asistencia puesta por el Auxiliar Para uso exclusivo del Auxiliar Filtro pasa-banda: Armado y Funcional Si No Medición de voltajes E/S Si No Medición de frecuencia E/S Si No Señales vistas en el Osciloscopio Si No Para uso exclusivo del Auxiliar a Cargo Ancho de banda de 200 Hz. Si No Dimensionamiento de impedancia para encontrar valores prácticos. Si No Hora en la que entrega la practica: : (AM/PM) Revisión de Equipo, Comentario o Nota: Si Si Si Nombre del Auxiliar No No No

6 Instrucciones y Punteo 1. Asistencia (10pts), Puntualidad (5pts) y Seguimiento de Instrucciones (5ptsts): 2. Entrega funcional de la practica: 1. Filtro pasa-banda: Armado y Funcional (10pts) 2. Medición de voltajes E/S (10pts) 3. Medición de frecuencia E/S (10pts) 4. Señales vistas en el Osciloscopio (10pts) 5. Ancho de banda de 200 Hz. (10pts) 6. Dimensionamiento de impedancia para encontrar valores prácticos. (10pts) 3. Reporte entregado 1. Deben probaran 10 frecuencias en el filtro filtro pasa-banda, cuatro frecuencias estarán en la banda de paso del filtro, tres frecuencias estarán en la banda de frecuencias eliminadas por debajo de la banda de paso y tres estarán por encima de la banda de paso: 1. Valor del voltaje de entrada del filtro pasa-banda de las 10 frecuencias? 2. Valor del voltaje de salida del filtro pasa-banda de las 10 frecuencias? 3. Valor de la frecuencia de entrada del filtro pasa-banda de las 10 frecuencias? 4. Valor de la frecuencia de salida del filtro pasa-banda de las 10 frecuencias? 5. Dibujar las señales 10 señales de entrada y las 10 señales de salida 6. Entregar impreso cómo se obtiene la frecuencia de corte del filtro pasa-bajo. Debe estar detallado y usando sus conceptos de análisis de circuitos. 7. Entregar impreso cómo se obtiene la frecuencia de corte del filtro pasa-alto. Debe estar detallado y usando sus conceptos de análisis de circuitos. 8. Entregar impreso como a partir del filtro pasa-alta y pasa-bajo se forma el filtro pasa-banda. 9. Cuales son sus conclusiones con esta practica?

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