Practica N°2 (Diseño de filtros pasivos)CORREGIDA
of 50
Transcript of Practica N°2 (Diseño de filtros pasivos)CORREGIDA
1.- TEMA: Diseo de filtros pasivos 2.-OBJETIVO: Disear filtros pasivos y comprobar la respuesta de frecuencia mediante el osciloscopio. 3.-MARCO TEORICO: FILTRO PASA BAJO Un filtro pasa bajo corresponde a un filtro caracterizado por permitir el paso de las frecuencias ms bajas y atenuar las frecuencias ms altas. El filtro requiere de dos terminales de entrada y dos de salida, de una caja negra, tambin denominada cuadripolar o bipuerto, as todas las frecuencias se pueden presentar a la entrada, pero a la salida solo estarn presentes las que permita pasar el filtro. De la teora se obtiene que los filtros estn caracterizados por sus funciones de transferencia, as cualquier configuracin de elementos activos o pasivos que consigan cierta funcin de transferencia sern considerados un filtro de cierto tipo. En particular la funcin de transferencia de un filtro pasa bajo de primer orden corresponde a , donde la constante es slo una ponderacin correspondiente a la ganancia del filtro, y la real importancia reside en la forma de la funcin de transferencia , la cual determina el comportamiento del filtro. En la funcin de transferencia anterior corresponde a la frecuencia de corte propia del filtro, aquel valor de frecuencia para el cual la amplitud de la seal de entrada se atena 3 dB. De forma anloga al caso de primer orden, los filtros de pasa bajo de mayor orden tambin se caracterizan por su funcin de transferencia, por ejemplo la de un filtro paso bajo de segundo orden corresponde a , donde es la frecuencia natural del filtro y es el factor de amortiguamiento de este. Esta informacin es transcrita de la pgina web de Wikipedia [1]
EJEMPLO DE UN CIRCUITO DE FILTRO PASA BAJOS
ENTRADA
>
SALIDA
FILTRO PASO BANDA
Un filtro paso banda es un tipo de filtro electrnico que deja pasar un determinado rango de frecuencias de una seal y atena el paso del resto. En este filtro existen dos frecuencias de corte, una inferior y otra superior. Este filtro slo atena grandemente las seales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte inferior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior. Por tanto, slo permiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar. Como se puede ver en el grfico, el primer filtro (paso alto con R1 y C1) permite el paso de las frecuencias superiores a la frecuencia de corte de este. Las ondas que lograron pasar por el primer filtro ahora avanzan hasta el segundo filtro donde se eliminan las frecuencias que son superiores a la frecuencia de corte del segundo filtro (paso bajo con R2 y C2).
Un caso extremo sera cuando las dos frecuencias de corte sean iguales y entonces slo habra una frecuencia que pasara por este filtro (la frecuencia de corte). Si ahora la frecuencia de corte del filtro paso alto fuera mayor que la frecuencia de corte del filtro Paso bajo, no pasara ninguna frecuencia por este filtro. En el grfico siguiente la frecuencia de corte del filtro paso alto es de 100 Hz y la frecuencia de corte del filtro paso bajo es de 100 KHz Como se puede ver la banda pasante es de 3 dcadas (de 100 a 1000 Hz, de 1000 a 10000 Hz y de 10000 a 100000 Hz) o lo que es lo mismo (de 100 a 1 kHz, de 1Khz a 10 kHz y de 10 KHz a 100 KHz)
Esta informacin es transcrita de la pgina web de Wikipedia [2]
Aplicaciones Estos filtros tienen aplicacin en ecualizadores de audio, haciendo que unas frecuencias se amplifiquen ms que otras. Otra aplicacin es la de eliminar ruidos que aparecen junto a una seal, siempre que la frecuencia de sta sea fija o conocida. Fuera de la electrnica y del procesado de seal, un ejemplo puede ser dentro del campo de las ciencias atmosfricas, donde son usados para manejar los datos dentro de un rango de 3 a 10 das.
EJEMPLO DE UN CIRCUITO DE FILTRO PASA BANDAS
ENUNCIADO: 1.- Disear un filtro pasabajos en una frecuencia de corte de 2 Kilo Hertz. Observar en el canal A la seal del generador, en el canal B la salida del filtro. Realizar las siguientes mediciones, el voltaje pico de la seal de entrada es de 5 Vp, el voltaje correspondiente a la frecuencia de colores Vfc= 0.707* 5 Vp= 3.5 Vp. 4.-CALCULOS: Calculo del valor de la resistencia Asumimos C= 10 Wc= 2 *2000 Wc= 12566.4
R= 7.95
5.- MEDICIONES
Foto del circuito del filtro pasa bajos con el condensador de C=10 resistencia calculada de R= 7.95
y la
Tabla de valores medidos con el osciloscopio con las diferentes frecuencias Medicin 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Frecuencia Hz 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1500 2000 2500 3000 5000 10000 15000 20000 Voltaje V 5.2 v -- 5.1 v 5.1 v -- 5 v 4.8 v 4.7 v 4.6 v 4.5 v 4.6 v 4.4 v 4.4 v 4.3 v 4.2 v 4.1 v 4.1 v 4 v 4 v 3.9 v 3.9 v 3.7 v 3.5 v 3.4 v 2.2 v 2 v 2 v 1.8 v 2 v 1.6 v 1.8 v 1.5 v 1.7 v 1.6 v 1.8 v 1.4 v 1.8 v -- 1.3 v
Calculo para las diferentes frecuencias con sus respectivas fotos de las grficas obtenidas en el osciloscopio Para la de 100 Hz R= 7.95
Error
Para la de 200 Hz R= 7.95
Error
Para la de 300 Hz R= 7.95
Error
Para la de 400 Hz R= 7.95
Error
Para la de 500 Hz R= 7.95
Error
Para la de 600 Hz R= 7.95
Error
Para la de 700 Hz R= 7.95
Error
Para la de 800 Hz R= 7.95
Error
Para la de 900 Hz R= 7.95
Error
Para la de 1000 Hz R= 7.95
Error
Para la de 1500 Hz R= 7.95
Error
Para la de 2000 Hz R= 7.95
Error
Para la de 2500 Hz R= 7.95
Error
Para la de 3000 Hz R= 7.95
Error
Para la de 5000 Hz R= 7.95
Error
Para la de 10000 Hz R= 7.95
Error
Para la de 15000 Hz R= 7.95
Error
Para la de 20000 Hz R= 7.95
Error
Disear un filtro pasa altos con frecuencia de corte Fc=500 HzFiltros Paso Alto Un filtro paso alto (HPF) es un tipo de filtro electrnico en cuya respuesta en frecuencia se atenan las componentes de baja frecuencia pero no las de alta frecuencia, stas incluso pueden amplificarse en los filtros activos. La alta o baja frecuencia es un trmino relativo que depender del diseo y de la aplicacin.
El filtro paso alto ms simple es un circuito RC en serie en el cual la salida es la cada de tensin en la resistencia. Si se estudia este circuito (con componentes ideales) para frecuencias muy bajas, en continua por ejemplo, se tiene que el condensador se comporta como un circuito abierto, por lo que no dejar pasar la corriente a la resistencia, y su diferencia de tensin ser cero. Para una frecuencia muy alta, idealmente infinita, el condensador se comportar como un cortocircuito, es decir, como si no estuviera, por lo que la cada de tensin de la resistencia ser la misma tensin de entrada, lo que significa que dejara pasar toda la seal. Por otra parte, el desfase entre la seal de entrada y la de salida si que vara, como puede verse en la imagen. El producto de resistencia por condensador (RC) es la constante de tiempo, cuyo recproco es la frecuencia de corte, es decir, donde el mdulo de la respuesta en frecuencia baja 3dB respecto a la zona pasante:
Donde fc es la frecuencia de corte en hercios, R es la resistencia del tweteer o parlante en ohmios y C es la capacidad en faradios. El desfase depende de la frecuencia f de la seal y sera:
Esta informacin es transcrita de la pgina web de Wikipedia [3]
Realizar las siguientes mediciones, el voltaje pico de la seal de entrada es de 1 Vp, el voltaje correspondiente a la frecuencia de colores Vfc= 0.707* 1 Vp= 0.7 Vp. Foto del circuito del filtro pasa bajos con el condensador de C=10 resistencia calculada de R= 7.95 y la
CALCULOS: Clculo del valor de la resistencia Asumimos: C= 10 Wc= 2 *500 Wc= 3141.59
R= 31.83 Tabla de valores medidos con el osciloscopio con las diferentes frecuencias MEDICION 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 FRECUENCIA Hz 50 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1500 2000 2500 3000 4000 5000 10000 VOLTAJE V 1V 0.3V 1V 0.4V 1V 0.5V 1V 0.6V 1V 0.84V 1V 0.88V 1V 0.91V 1V 0.93V 1V 0.95V 1V 0.96V 1V 0.97V 1V 0.98V 1V 0.986V 1V 0.988V 1V 0.991V 1V 0.993V 1V 0.996V 1V 1V
Calculo para las diferentes frecuencias con sus respectivas fotos de las grficas obtenidas en el osciloscopio Para la de 50 Hz R= 31.83
Error
Para la de 100 Hz R= 31.83
Error
Para la de 200 Hz R= 31.83
Error
Para la de 300 Hz R= 31.83
Error
Para la de 400 Hz R= 31.83
Error
Para la de 500 Hz R= 31.83
Error
Para la de 600 Hz R= 31.83
Error
Para la de 700 Hz R= 31.83
Error
Para la de 800 Hz R= 31.83
Error
Para la de 900 Hz R= 31.83
Error
Para la de 1000 Hz R= 31.83
Error
Para la de 1500 Hz R= 31.83
Error
Para la de 2000 Hz R= 31.83
Error
Para la de 2500 Hz R= 31.83
Error
Para la de 3000 Hz R= 31.83
Error
Para la de 4000 Hz R= 31.83
Error
Para la de 5000 Hz R= 31.83
Error
Para la de 10000 Hz R= 31.83
Error
6.-CONCLUSIONES: 1. Un filtro paso alto es un tipo de filtro electrnico en cuya respuesta en frecuencia se atenan las componentes de baja frecuencia pero no las de alta frecuencia. 2. Los filtros Paso alto permiten solamente el paso de las frecuencias por encima de una frecuencia en particular llamada frecuencia de corte (Fc) y atena las frecuencias por debajo de esta frecuencia.3. Un filtro pasa bajo permite el paso de una banda especifica de frecuencias 4. El filtro pasa bajo requiere de dos terminales de entrada y dos de salida, de
una caja negra, tambin denominada cuadripolar o bi-puerto. 7.-BIBLIOGRAFIA: [1] Wikipedia. Filtro Pasa Bajo, http://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_pasa_bajo , 05/10/11. [2] Unicrom, Filtro Pasa Banda, http://www.unicrom.com/tut_filtroPasaBanda.asp , 05/10/11. [3] Wikipedia. Filtro Pasa Alto, http://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_paso_alto , 05/10/11.
