UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRÓNICA LABORATORIO DE CIRCUITOS II PRÁCTICA N 6 " FILTROS ACTIVOS "

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1 UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRÓNICA LABORATORIO DE CIRCUITOS II PRÁCTICA N 6 " FILTROS ACTIVOS " OBJETIVOS - Conocer algunas toologías ara el diseño de filtros activos. - Hacer análisis en frecuencia de filtros activos. - Arender técnicas de diseño de filtros. MARCO TEORICO FILTROS ACTIVOS Los filtros son circuitos caaces de controlar las frecuencias de una señal de entrada, ermitiendo o no el aso de éstas deendiendo de su valor. Se les llaman activos cuando cuentan con elementos asivos (células R-C) y elementos activos como el Amlificador Oeracional (OP-AMP). Las células R-C están comuestas or una resistencia y un condensador (en las estructuras a tratar) y deendiendo del número de estas células usadas se determinará el orden del filtro así como su resuesta y su calidad. El funcionamiento de las células se basa rincialmente en su actuación como divisor de tensión. Al aumentar la frecuencia de señal, la reactancia del condensador disminuirá y entrará más o menos tensión al OP-AMP, deendiendo de si es asa altos o asa bajos resectivamente. Las ventajas que se ueden enumerar de los filtros activos sobre los asivos serían: Permiten eliminar las inductancias que, en bajas frecuencias, son voluminosas, esadas y caras. Facilitan el diseño de filtros comlejos mediante la asociación de etaas simles. Proorcionan una amlificación de la señal de entrada (ganancia), lo que es imortante al trabajar con señales de niveles muy bajos. Permiten mucha flexibilidad en los royectos. Por otro lado se odrían enumerar una serie de inconvenientes: Exigen una fuente de alimentación. Su resuesta de frecuencia está limitada or la caacidad de los OP-AMP s utilizados.

2 Según las frecuencias atenuadas, odemos clasificar los filtros como: Filtros aso bajo: sólo ermite el aso de las frecuencias inferiores a una determinada fc (frecuencia de corte). Las frecuencias sueriores resultan atenuadas. Filtro aso alto: deja asar las frecuencias inferiores a una determinada fc, atenuando las inferiores. Filtro asabanda: ermite el aso de las frecuencias situadas dentro de una banda delimitada or una frecuencia de corte inferior y otra suerior. Las frecuencias que están fuera de esta banda son atenuadas. Filtro de rechazo de banda: ermite el aso de las frecuencias que se encuentren fuera de la banda delimitada or dos frecuencias de corte, atenuando las que se encuentren dentro de la banda. Para cualquier tio de filtro se emlean los siguientes arámetros ara su diseño: Dominio de la frecuencia : Banda de aso (f) Banda atenuada (fa) Zona de transición (fa-f) Ganancia en ambas bandas (Amin, Amax) Nivel de rizado Desfase en frecuencia Dominio del tiemo: Tiemo de subida (90%) y establecimiento (5%) Sobreoscilación y suboscilación

3 Según la función de transferencia, los filtros activos se ueden clasificar como: No es osible realizar filtros ideales Se han desarrollado aroximaciones matemáticas Cada tio de filtro es una aroximación que otimiza un asecto arcial Filtro de Butterworth Ganancia lo más lana osible en la banda de aso a exensas de un corte oco abruto. Pendiente de transición mediocre. Resuesta transitoria satisfactoria. Filtro de Chebyshev Corte más abruto a exensas de rizado en la banda de aso. Pendiente de transición más alta (cerca de f) Resuesta transitoria eor que Butterworth. Filtro de Bessel Mínima deformación de la señal: Desfase lineal con la frecuencia tiemo de roagación constante. Pendiente de transición eor que Butterworth. Filtro de Cauer o elítico Corte muy abruto con rizado en la banda de aso y en la atenuada. Resuesta transitoria eor que Chebyshev. Adecuados ara la eliminación de una frecuencia concreta.

4 PRACTICA Gruo: Dia: Hora: Profesor: NOMBRES: DOCUMENTO:.. Los resultados de la ráctica deberán ser consignados en las hojas siguientes, y en el corresondiente esacio dejado ara tal fin. Estas hojas se entregarán en el mismo momento en que se finaliza la ráctica. COMPONENTES CANTIDAD DESCRIPCIÓN 1 Board (equeño) 4 Caimanes Condensadores de * Condensadores de ** Resistencias de * (mayores de 1K) Resistencias de ** (mayores de 1K) Resistencias de 10k (ara R de carga) CI LF353 Alambre telefónico. (ara conexión de comonentes) * Elementos ara la arte A ** Elementos ara la arte B Los circuitos que se resentan a continuación, deberán ser imlementados, or arte del estudiante, con anterioridad a la ráctica.

5 PARTE A "PASA-ALTAS" 1. Halle H(s) (Recomendación: Hacer C1=C=C) = Escoja un valor entre 1kHz f 0kHz, f = 3. Con el valor de frecuencia anterior y Amáx 3dB Amáx =, escoja un valor de C adecuado, C =, ara hallar R1 y R mayores a 1K Ohm. 4. Halle R1 y R. Para ello, comare el denominador de la función de transferencia encontrada, con alguno de los siguientes olinomios, de acuerdo al valor de Amáx elegido. Amáx (Db) 0.5 s Polinomios ω Ps ω s s s s ω ω s 1.3ω ω s 1.33ω ω + s 1.41ω + ω s R1 R Valores Teóricos Valores Comerciales

6 5. Simule en Sice con los valores teóricos y encuentre f ara la atenuación elegida. Bosqueje la simulación y colóquele las características imortantes. 6. Simule en Sice con los valores exerimentales y encuentre f. 7. Encuentre Vmax ara una frecuencia f alta. Vmax = 8. Realice el montaje circuital y encuentre f ara la atenuación elegida V max Vf = = f =. 10 A max 0 9. Haga una tabla de 15 valores bien esaciados logarítmicamente, 5 or debajo y 9 or encima de f. Vrms f f

7 9. Conclusiones:

8 PARTE B "PASA-BAJAS" 1. Halle H(s) (Recomendación: Hacer R1=R=R) = Escoja un valor entre 40kHz f 60kHz, f = 3. Con el valor de frecuencia anterior y Amáx 3dB Amáx =, escoja un valor de R adecuado, R =, ara hallar C1 y C. 4. Halle C1 y C. Para ello, comare el denominador de la función de transferencia encontrada con alguno de los siguientes olinomios, de acuerdo al valor de Amáx elegido. Amáx (Db) 0.5 Polinomios R1 R Valores Teóricos Valores Comerciales

9 5. Simule en Sice con los valores teóricos y encuentre f ara la atenuación elegida. Bosqueje la simulación y colóquele las características imortantes. 6. Simule en Sice con los valores exerimentales y encuentre f. 10. Encuentre Vmax ara una frecuencia f baja. Vmax = 11. Realice el montaje circuital y encuentre f ara la atenuación elegida V max Vf = = f =. 10 A max 0 7. Haga una tabla de 15 valores bien esaciados logarítmicamente, 9 or debajo y 5 or encima de f. Vrms F f

10 9. Conclusiones:

11 PARTE C "FILTROS EN CASCADA" 1. Realice el montaje circuital, encuentre fc1 = y fc =. Haga una tabla de valores bien esaciados, 5 or debajo de fc1, 10 entre fc1 y fc y 5 or encima de fc. Por debajo de fc1 Vrms f Entre fc1 y fc Vrms f Por encima de fc Vrms f 3. Conclusiones:

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