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informe escrito sobre filtros pasivos
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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Resumen - En el siguiente informe se mostrará los resultados obtenidos haciendo uso del circuito RC y RL, en donde se fue variando altas frecuencias para observar en pasa alta y bajas frecuencias en pasa bajas. Los datos se tomaron con ayuda del osciloscopio y se compararon con los simulados en Multisim y luego hallar la ganancia de voltaje en cada frecuencia y anotarlo en la tabla. Índice de Términos - Inductancia, Pasa baja, filtros, pasa alta, ganancia, decibelios, impedancia. I. INTRODUCCION Los filtros pasivos de primer orden son empleados para atenuar las señales que se encuentren por arriba o por debajo de un grado de rechazo (una frecuencia de corte), en múltiplos de 6 decibeles cada vez que se duplica la frecuencia. A través de un circuito, un filtro cumple con la modelización de una función de transferencia que cambie la señal de entrada y de una señal de salida conforme al diseño. La configuración de un filtro electrónico suele ser selectiva, y el criterio de selección es la frecuencia de la señal de entrada. Dependiendo del tipo de circuito (serie o paralelo), el filtro permitirá el paso de ciertas señales y bloqueará el resto. Los filtros de primer orden pasan bajas y pasa altas utilizan un circuito formado por un amplificador inversor. En el pasa altas se tiene una resistencia en serie con un capacitor, conectados a la entrada inversora, y una resistencia como impedancia de realimentación. II. MARCO TEORICO Los filtros son redes que permiten el paso o detienen el paso de un determinado grupo de frecuencias (banda de frecuencias). A. Tipos de filtro: Filtros paso bajo Filtros paso alto Filtros banda Filtros supresor de banda En los filtros paso bajo y paso alto, una de sus principales características es su frecuencia de corte, que delimita el grupo de las frecuencias que pasan o no pasan por el filtro. En el filtro paso bajo pasarán las frecuencias por debajo de la frecuencia de corte. En el filtro paso alto pasarán las frecuencias por encima de la frecuencia de corte. En los filtros pasa banda , las principales características son: frecuencia central, ancho de banda y factor de calidad. La curva A (en negro): Muestra una frecuencia central fo (frecuencia de resonancia) Ancho de banda va de f1 a f2. La curva B (en rojo): muestra una frecuencia central fo (frecuencia de resonancia) ancho de banda va de f3 a f4. Las dos curvas son de dos filtros con la misma frecuencia central. Las frecuencias utilizadas para determinar el ancho de banda (f1, f2, f3, f4) se llaman frecuencias de corte o frecuencias de mediana potencia y se obtienen cuando la amplitud de la onda cae en 3 decibeles de su máxima amplitud. Ver el Gráfico B. Factor de calidad de un filtro La curva B muestra un filtro de mayor selectividad, pues las frecuencias de corte están más cerca de la frecuencia central fo (ver la amplitud de la salida del filtro). En este el ancho de banda del filtro es menor. La curva A muestra un filtro de menor selectividad, pues sus frecuencias están más alejadas de la frecuencia central, pero su ancho de banda es mayor. Para encontrar el factor de calidad de un filtro se utiliza la fórmula: Q = fo/AB, donde: fo = frecuencia de resonancia AB = ancho de banda (f2 – f1) o (f4 – f3). En este caso el factor de calidad del filtro B es mayor. C. Filtros – Orden, fase, relación entrada-salida Un filtro es un circuito con al menos un elemento reactivo (inductor o capacitor). Un circuito con solo un elemento reactivo es un “filtro de primer orden”, si el circuito tiene dos elementos reactivos es un “filtro de segundo orden”, etc. La diferencia que existe entre un filtro de primer orden y un filtro de orden mayor es la curva de respuesta de
frecuencia. Como se ve del diagrama, las frecuencias de corte (f1 y f2 para la curva azul y f3 y f4 para la curva roja) no necesariamente indican que las frecuencias tanto a la izquierda de f1 y f3 y a la derecha de f2 y f4 están completamente eliminadas. La curva en ambos casos desciende lentamente hasta su nivel más bajo. Lo ideal sería que el filtro tuviera una forma más cuadrada de manera que las frecuencias indeseables fueran totalmente eliminadas. Para lograr esto se incrementa el orden de los filtros (hay más elementos reactivos: bobinas y condensadores). Este tipo de filtro es muy útil en muchos casos, pero hay otros en donde la señal a filtrar no es muy potente y la esta va perdiendo energía con forme avanza por las diferentes etapas del filtro. Para estos casos es mejor utilizar “filtros activos”. La tensión de salida del filtro depende de la frecuencia y de la amplitud de la tensión de entrada. Se puede implementar un gráfico que muestre la relación entre la tensión de salida y la tensión de entrada (Vout/Vin) para un rango de frecuencia. (ejemplo con un filtro paso alto). Se puede ver que, para bajas frecuencias, la relación Vout / Vin es prácticamente “0” indicando que la tensión de salida es muy baja. En cambio, para frecuencias altas la relación Vout/Vin, está muy cerca de “1”, lo que indica que la tensión de salida Vout es prácticamente igual a la tensión Vin. Este es el comportamiento esperado para un filtro paso alto (el ejemplo). D. Capacitor Es un componente pasivo como los resistores, pero, que tienen la característica de almacenar energía en forma de campo eléctrico. Este campo es el resultado de una separación de la carga eléctrica. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente de láminas o placas las cuales están separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las placas sometidas a un diferencial de potencial adquieren una determinada carga eléctrica (positiva en una de ellas y negativa en la otra), siendo nula la variación de carga total. Un condensador es un dispositivo de dos terminales y puede tener polaridad en sus terminales. E. Inductor Los inductores son elementos pasivos como las resistencias y capacitores, pero, que tienen la característica de almacenamiento de energía en forma de campo magnético. La forma más simple de inductor es una bobina de alambre que tiene tendencia a mantener su campo magnético una vez establecido. Las características del inductor son resultado directo de la ley de inducción de Faraday. III. PROCEDIMIENTO
MONTAJE SIMULACION RC PASA ALTA 100HZ TABLA RL PASA BAJA RL PASA BAJA F(HZ) Vo(V) G 20 Log G 100 5,2 1,08 0, 200 5,2 1,08 0, 300 5,2 1,08 0, 400 5,2 1,08 0, 500 5,2 1,08 0, 600 5,2 1,08 0, 700 5,2 1,08 0, 800 5,2 1,08 0, 900 5,2 1,08 0, 1000 5,2 1,08 0, 2000 5,2 1,08 0, 3000 5,2 1,08 0, 4000 5,2 1,08 0, 5000 5,2 1,08 0,
MONTAJE SIMULACION RL PASA BAJA 100HZ TABLA RL PASA ALTA RL PASA ALTA F(HZ) Vo(V) G 20 Log G 100 5 1 0 200 5 1 0 300 5 1 0 400 5 1 0 500 5 1 0 600 5 1 0 700 5 1 0 800 5 1 0 900 5 1 0 1000 5 1 0 2000 5 1 0 3000 5 1 0 4000 5 1 0 5000 5,3 1,04 0, 10000 5 1 0 20000 5,4 1,2 1,
MONTAJE SIMULACION RL PASA ALTA 100HZ IV. CONCLUSIONES 1.Se comprendió y entendió la importancia de los circuitos de filtros pasivos y su aplicación en serie es esencial para la obtención de la frecuencia deseada y con el programa Multisim se hizo más efectivo determinar el tipo de filtro. 2.Se comprendió con los circuitos con filtros pasivos en paralelo ya que con ellos logramos realizar el barrido de frecuencia. 3.Con el programa Multisim se incrementaron los conocimientos de la teoría para lograr la construcción del circuito de filtro pasivo con una resistencia en serie con una bobina (inductor). la aplicación de Multisim facilito la comprensión de la teoría aplicándola a la práctica. 4.Tanto en el circuito de filtro pasivo en serie como en paralelo con resistencia capacitiva son esenciales para la tabulación correcta de datos necesarios para efectuar los cálculos, la comprensión de la teoría nos hizo más eficaz y sencillo armar nuestro circuito en paralelo y obtener datos verídicos en comparación con un circuito físico usado en la industria. V. BIBLIOGRAFIA [1] «Filtros Activos,» México, Desconocido/FAM RAMIREZ BRUNO, 5/10/02 18:48: [2] M. N. O. &. C. K. A. Sadiku, Fundamentos de Circuitos Electricos, Mexico: McGraw Hill Education, 2013.
[3] Floyd, T. L. (2018). Principios de circuitos eléctricos. Pearson Educación.