UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO FACULTAD DE INGENIERIA LABORATORIO DE CIRCUITOS INTEGRADOS ANALÓGICOS PRACTICA 4 FILTROS ACTIVOS

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1 UNIVERSIDAD NAIONAL AUTONOMA DE MEXIO FAULTAD DE INGENIERIA LABORATORIO DE IRUITOS INTEGRADOS ANALÓGIOS PRATIA 4 FILTROS ATIVOS Objetvo: El alumno deberá conocer las dferentes clases de fltros actvos, además de poder dseñar los fltros a partr de su frecuenca de corte. INVESTIGAIÓN. uál es la funcón de un fltro?. Descrba los tpos de fltros 3. Qué es la frecuenca de corte? 4. Qué es el factor de caldad? 5. Dseñe los sguentes fltros: a) El fltro paso baja tenga su frecuenca de corte a Khz. b) El fltro paso altas tenga su frecuenca de corte a Khz. c) El fltro paso banda tenga su frecuenca central en Khz con un factor de caldad de 0 d) El fltro supresor de banda tenga una frecuenca central de 60 Hz y una caldad de 0 6. Buscar topología Sallen-Key para fltro paso-baja de segundo orden, con gananca untara. 7. Buscar la topología de múltple retroalmentacón, para un fltro paso banda. 8. Obtenga las tablas de coefcentes para fltros paso baja del tpo, Bessel, Butterworth y Tschebyscheff. MATERIAL DE LABORATORIO Amplfcador operaconal LM74 ó equvalente Resstencas obtendas Ing. Jesús María Francsco Hernández Morales

2 Práctca 4: Fltros Actvos TRABAJO DE LABORATORIO Para esta práctca se plantean dos opcones: a). Implementar los fltros dseñados en el prevo, comprobando su frecuenca de corte o central, ancho de banda según sea el caso e nclur una gráfca del barrdo de frecuencas, donde se muestre la curva característca para cada fltro. b) O ben, mplementar los sguentes crcutos:.- Fltros paso bajas: Para este caso la frecuenca de corte fc, será calculada como Y la gananca del amplfcador será: fc = / (πr3) V = + (R / R) Hacer un barrdo de frecuencas en las cuales se medrá, la magntud del voltaje a la salda y se grafcará la curva resultante, en un papel semlogarítmco, señalar para este crcuto la frecuenca de corte, y el valor de la magntud de la salda en dcha frecuenca. La polarzacón será de ± VD, y el voltaje de entrada será una onda senodal de 0 Vpp. Ing. Jesús María Francsco Hernández Morales

3 Práctca 4: Fltros Actvos. Fltro paso altas: Al gual que en crcuto anteror, la frecuenca de corte fc, será calculada como Y la gananca del amplfcador será: fc = / (πr3) V = + (R / R) Realzar un barrdo de frecuencas mdendo la magntud de la señal de salda para obtener su curva característca, grafcar la curva resultante en donde se ndque su frecuenca de corte. Al gual que el crcuto anteror la polarzacón es de ± VD y la señal de entrada es una onda senodal de 0Vpp. Ing. Jesús María Francsco Hernández Morales

4 Práctca 4: Fltros Actvos 3. Fltro pasa banda. Método de dseño Para este crcuto debemos tener en consderacón su frecuenca central o resonante (fr), su ancho de banda (Bw), su caldad (Q) y su gananca en la frecuenca central ( r). Para obtener Bw, se emplea la sguente ecuacón: Bw = ωr / Q [rad/s] Donde ωr es la velocdad angular de resonanca ωr = π fr Selecconando un valor arbtraro de capactor, tendremos que = =. Fnalmente para calcular las resstencas emplearemos las sguentes ecuacones: R = / (Bw ) R = R / ( r). R3 = R / ( 4Q² - r ) Grafcar la respuesta del fltro al barrdo de frecuencas, ndcando su frecuenca central, su ancho de banda y su caldad. Ing. Jesús María Francsco Hernández Morales

5 Práctca 4: Fltros Actvos 4.- Fltro rechaza banda o de ranura Método de dseño Para este crcuto se deberá consderar Q, y ωr. Se escoge un valor arbtraro de, de tal forma que = =. R se calculará como: R se calculará de la sguente forma: R = / (Bw ) R = R / 4Q² Se escoge un valor arbtraro de Ra, y fnalmente Rb se calcula como: Rb = Q² Ra Grafcar la respuesta del fltro al barrdo de frecuencas e ndcar cual es su frecuenca de resonanca, su ancho de banda y su caldad. Ing. Jesús María Francsco Hernández Morales

6 Práctca 4: Fltros Actvos 5. Dseñe un fltro paso paso-bajas de segundo orden. Empleando la tabla de coefcentes (a y b) y seleccone el tpo de fltro (Bessel, Butterworth o Tschebyscheff) a una frecuenca de 500Hz. Para lo anteror emplee la topología Sallen-Key de segundo orden, que se muestra a contnuacón: Método de Dseño: Para una topología Sallen-Key prmero tomaremos el valor arbtraro de, de lo anteror, tendremos que: on los valores de y, se calculan los valores los valores de R y R, por medo de las sguentes ecuacones: 4b a Para R tenemos: R = a a 4πf 4b En el caso de R, la ecuacón será la sguente: R = a + a 4πf 4b Grafque el comportamento del fltro, para verfcar la respuesta de su dseño. Ing. Jesús María Francsco Hernández Morales

7 Práctca 4: Fltros Actvos 6.- Dseño de un fltro Paso-Banda con topología de múltple retroalmentacón. Empleando esta topología, dseñe un fltro paso banda para una frecuenca dada, (usted la tene que selecconar y deberá ser dstnta a khz), con una caldad de 5 (Q = 5): Método de Dseño: Para esta topología tenemos que la frecuenca central esta dado por la sguente ecuacón: + f = π La gananca en la frecuenca central está dada por: R R3 RRR 3 A = R R La caldad de Fltro se calculará como: El ancho de banda será: Q= πfr B= πr Grafque la respuesta de su fltro para corroborar el funconamento del msmo 7.- onclusones personales Ing. Jesús María Francsco Hernández Morales