Modulo 5 Electrónica. contenido. Circuitos para reducción de Ruido

Transcripción

1 Modulo 5 Electrónica contenido 1 Circuitos para reducción de Ruido

2 Contenido: Filtros Activos

3 Los Filtros se emplean para: Acotar el ancho de Banda (filtros Anti-aliasing) Reducción de interferencias y ruido dentro del BW útil. Sintonización Suavizado de una señal

4 Tipos de filtro según su respuesta

5 Filtros Pasivos Paso Bajas Filtro RC de Primer Orden = = 1 2 [ ] Magnitud de respuesta en frecuencia de un filtro pasobajas

6 Filtros Pasivos Paso Bajas Filtro RC -20db: primer orden, = [ ] -40dB: segundo orden, -60db: tercer orden.

7 Filtros Pasivos Paso Altas Curva de respuesta generalizada de un filtro pasoaltas. = 1 2 [ ]

8 Características de la Respuesta de un Filtro Característica Butterworth. Respuesta máximamente plana en el BW. Decaimiento de 20 db/década/polo La respuesta en fase no es lineal Característica Chebyshev Sobrepaso o rizo en la banda de paso La respuesta en fase no es lineal Decaimiento > 20 db/década/polo Caracteristica Bessel característica de fase lineal Sobrepaso mínimo para señales pulsantes

9 Filtro Activo RC Paso Bajas de 1er Orden Filtro RC + Amplificador no inversor

10 Filtro Activo Paso Bajas de 1er Orden Configuración Integradora

11 Filtro Activo RC Paso Altas de 1er Orden Filtro RC + Amplificador no inversor de ganancia G Filtro pasoaltas de primer orden y respuesta en frecuencia

12 Filtro Activo Paso Altas de 1er Orden Configuración Derivadora

13 Filtros Activos Sallen Key Emplea una Red RC de 2º orden de tres puertos, con retroalimentación de la salida.

14 Filtros Activos Topología Sallen Key El amortiguamiento relativo DF de la red RC se establece con la siguiente relación: = Para filtros de Característica Butterworth, el y se emplea para calcular la relación de Resistencias 1 2 = 2 = = De tal forma que la Ganancia de la configuración = = 1.586

15 Filtros Activos Topología Sallen Key Ejemplo: Si R2 es de 10 KOhms, qué valor debe tener R1 para que el filtro tenga característica Butterwoth? 1 2 = = 5.86 h

16 Filtro pasobajas de 2 Orden Sallen-Key. Emplea una Red RC de dos polos -40dB/década Se simplifica el diseño si RA=RB=R CA=CB=C 1 = 2 = 1 2 = = 0.586

17 Filtro pasobajas de 2 Orden Sallen-Key. Ejemplo: Determinar la Frecuencia de Corte del sig. Filtro y Calcular el Valor de R1, para una respuesta máximamente Plana

18 Filtro pasoaltas de 2 Orden Sallen-Key. Emplea una Red RC de dos polos -40dB/década = = = = = 1 2 = = 0.586

19 Filtros Sallen Key en cascada Aumentan la rapidez de decaimiento en un mismo tipo de filtro

20 Filtros Sallen Key en cascada Ejemplo: Filtro paso bajas 4º Orden. Característica Butterwoth Fc=2680Hz, R s y C s en cada Red RC son iguales, R=1.8kOhms

21 Filtro Pasobanda. Respuesta de un Filtro Paso Banda La Frecuencia Resonante es aquella donde se tiene ganancia 1 = = 2 1 = 0 Q>10 : Banda angosta Q<10 : Banda ancha

22 Rangos de frecuencia de Biopotenciales

23 Filtro Pasobanda Ancho de Banda = h La frecuencia de resonancia es aquella donde se tiene ganancia 1 0 = h Si se conoce la frecuencia de resonancia y ancho de banda, se pueden calcular las frecuencias de corte = h = +

24 Filtro Pasobanda Formado por la conexión en cascada de un filtro pasoaltas de dos polos y un filtro pasobajas de dos polos. f c2 (Paso bajas) > f c1 (Paso altas) > = 2 = = = 2 2 > 1

25 Filtro Pasobanda Configuración Integradora-Derivadora f c2 (Paso bajas) > f c1 (Paso altas) = = = = = 1 2 = 1 + 1

26 Filtro Pasobanda de Banda Angosta = = 0 = = La salida del circuito es inversora

27 Filtro Rechaza banda Respuesta característica del Filtro BW: frecuencias con atenuación menor a -3dB

28 Filtro Notch Pasivo Filtro básico Doble T = = = = = 1 2 = = 1 4

29 Filtro Rechaza Banda Un enfoque es emplear un filtro LP y HP en paralelo f c2 (Paso bajas) < f c1 (Paso altas)

30 Filtro Notch de alta selectividad Filtro doble T Bootstrap Calidad Q de 0.3 a 50 Calcular R para un valor de C Calcular el valor de Q Calcular la fracción de voltaje k Calcular R3 y R4, asumiendo un valor de éstas Calcular la magnitud de la señal en fo = 1 2 = 0 = = ( 0 ) = 20log ( 1 )

31 Filtro Notch con Filtro PB Se emplea un filtro Pasa banda de banda angosta y un sumador.

32 Parámetros a considerar: C [F]: Capacitancia Nominal Capacitores ESR[mOhms]: Resistencia en Serie Equivalente. Cap cerámicos tienen menor ESR ESL[pH-nH]: Inductancia en Serie Equivalente. Rp[MOhms-GOhms]: Resistencia paralela de fuga (resistencia de aislamiento) Coeficiente de Voltaje [ppm/v]: Cambio en el valor de capacitancia con el voltaje aplicado. Es uno de los parámetros más importantes en aplicaciones de procesamiento de señal como filtrado. Un voltaje alto puede producir Distorsión. Los Cap Cerámicos tipo C0G/NP0 tienen el menor coeff. de Voltaje, así como los capacitores de Película de polipropileno Coef. De temperatura [ppm/ C]: Cambio en el valor de capacitancia con la temperatura.

33 Características de Capacitores

34 Características de Capacitores