Universidad Nacional Autónoma de México Comunicaciones Analógicas Práctica 3 Filtros activos Integrantes del grupo 1. Nombre: 2. Nombre: 3. Nombre: 4. Nombre: Profesor: Ing. Mario Alfredo Ibarra Carrillo 2010
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3 Objetivos 1. Aprender que hace un filtro real y que tan cerca está su funcionamiento del de un filtro ideal. 2. El alumno o conocerá las curvas de respuesta en frecuencia de los cuatro tipos de filtros que existen. 3. Sabrá valorizar las curvas de respuesta de los filtros. Lista de experimentos 1. Filtro paso bajas y su respuesta en frecuencia 2. Filtro paso altas y su respuesta en frecuencia 3. Filtro paso banda y su respuesta en frecuencia 4. Filtro supresor de banda y su respuesta en frecuencia Lista de equipo y material Un generador de funciones Un osciloscopio Un voltímetro digital Un analizador de espectros Cables de conexión Adaptadores BNC Banana Protoboard (sólo electrónica) LapTop: Multisim instalado (solo computación) Alambre para conexiones 2 amplificadores operacionales AO LM741 (puede usar el LF347 que en un solo encapsulado contiene 4 AO). Banco de resistencias: 7.5 Ω, 13.3 Ω, 422Ω, 1 Ω Banco de capacitores: 3.9, 1.8, 120 56 Pinzas de corte Pintas de punta Navaja
4 Cuestionario previo 1. (1 pt) Qué es un amplificador operacional? 2. (1 pt) Cuál es la relación matemática que existe entre las entradas y la salida de un amplificador operacional (AO)? 3. (1 pt) Indique cómo se llama cada línea en el diagrama del AO: 4. (1 pt) Cuánto vale la resistencia de entrada de un AO ideal y cuánto la resistencia de salida? 5. (1 pt) Que es el offset de un AO? 6. Desarrolle las ecuaciones para el cálculo de voltaje de salida de: a. (1 pt) Amplificador inversor b. (1 pt) Amplificador seguidor de voltajes c. (1 pt) Amplificador integrador d. (1 pt) Amplificador derivador 7. (1 pt) Investigue y reporte el patigrama del 741 o bien, del LF347. 8. Haga una clasificación de los filtros atendiendo a su a. Función (respuesta en frecuencia). b. Desde el punto de vista energético. 9. De los nombre algunos tipos de filtros modernos de acuerdo a la teoría empleada en su diseño. 10. Cómo se puede sintetizar un filtro paso banda empleando filtros paso bajas y paso altas.
5 Experimentos Experimento 1. Filtro paso bajas y su respuesta en frecuencia (1 pt) Reporte el orden del filtro de la figura 1. Arme el circuito filtro de la figura 1. Aplique una señal senoidal de 1 a 100. Utilice el multímetro para garantizar que la señal de entrada cumpla con las características mencionadas. Obtenga la respuesta en frecuencia del circuito o Llene la tabla 1. o (1 pt) Reporte la tabla. o (1 pt) Reporte una gráfica de ganancia contra frecuencia. o (1 pt) Reporte el tipo filtro de acuerdo con la respuesta en frecuencia obtenida. o (1 pt) Calcule y reporte la frecuencia de corte del filtro. Figura 1. Filtro paso bajas Sallen Key
6 Tabla 1. Respuesta en frecuencia del filtro paso bajas. Voltaje de Voltaje de frecuencia entrada salida (Hz) [Vrms] [Vrms] 100 1 200 1 400 1 500 1 600 1 700 1 800 1 900 1 1000 1 2000 1 3000 1 4000 1 5000 1 6000 1 7000 1 8000 1 Experimento 2. Filtro paso altas y su respuesta en frecuencia (1 pt) Reporte el orden del filtro de la figura 2. Arme el circuito filtro de la figura 2. Aplique una señal senoidal de 1 a 100. Utilice el multímetro para garantizar que la señal de entrada cumpla con las características mencionadas. Obtenga la respuesta en frecuencia del circuito o Llene la tabla 2. o (1 pt) Reporte la tabla. o (1 pt) Reporte una gráfica de ganancia contra frecuencia. o (1 pt) Reporte el tipo filtro de acuerdo con la respuesta en frecuencia obtenida. o (1 pt) Calcule y reporte la frecuencia de corte del filtro.
7 Figura 2. Circuito filtro paso altas del tipo Sallen Key.
8 Tabla 2. Respuesta en frecuencia del filtro paso altas. Voltaje de Voltaje de frecuencia entrada salida (Hz) [Vrms] [Vrms] 100 1 200 1 400 1 500 1 600 1 700 1 800 1 900 1 1000 1 2000 1 3000 1 4000 1 5000 1 6000 1 7000 1 8000 1 Experimento 3. Filtro paso banda y su respuesta en frecuencia Implemente el circuito mostrado en la figura 3 empleando los filtros de los experimentos anteriores. Obtenga la respuesta en frecuencia del circuito o Llene la tabla 3. o (1 pt) Reporte la tabla. o (1 pt) Reporte una gráfica de ganancia contra frecuencia. o (1 pt) Reporte el tipo filtro de acuerdo con la respuesta en frecuencia obtenida. o (1 pt) Calcule y reporte las frecuencias de corte del filtro. o (1 pt) Reporte si las frecuencias de corte del filtro compuesto coinciden con las frecuencias de corte cada filtro por separado.
9 Figura 3. Filtro paso banda compuesto
10 Tabla 3. Respuesta en frecuencia del filtro paso banda. Voltaje de Voltaje de frecuencia entrada salida (Hz) [Vrms] [Vrms] 100 1 200 1 400 1 500 1 600 1 700 1 800 1 900 1 1000 1 2000 1 3000 1 4000 1 5000 1 6000 1 7000 1 8000 1