filtros pasivos pasa alto, pasa bajo pasa banda y elimina banda

7/24/2019 Filtros Pasivos Pasa Alto, Pasa Bajo Pasa Banda y Elimina Banda.

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FILTROSPASIVOSPASAALTO,PASABAJOPASABANDAYELIMINABANDA.

Paul Galindo1, David Idrovo2, Esteban Mndez3, Kevin Suin4

Resumen Abstract

Los filtros tienen como finalidad seleccionar unintervalo de frecuencia para dejarlo pasar obloquearlo, se puede decir adems que filtran lasfrecuencias indeseables.

Adems, se sabe que se emplean filtros para dejarpasar solo las frecuencias que contengan lainformacin deseada y eliminar las restantes.

Existen dos tipos de filtros: los filtros pasivos sonaquellos formados por combinaciones serie oparalelo con elementos R, L o C adems existe losfiltros activos, los mismos que empleandispositivos activos, por ejemplo, los transistores oamplificadores operacionales, junto con elementosR L C.

Los filtros pasivos se pueden dividir en filtrospasivos pasa alto, pasa bajo, pasa banda y eliminabanda. Los cuales se utilizan para un determinadofin. Como se desee la atenuacin a las frecuencias.

Palabras Clave:filtros pasivos, frecuencia, pasaalto, pasa bajo, pasa banda, elimina banda

The filters are designed to select a frequency range topass up or block, you can also say that filter outunwanted frequencies.

We also know that filters are used to pass only thefrequencies that contain the desired information andremove remaining.

Two types of filters: passive filters are those formedby series or parallel combinations with elements R, Land C there is also active filters, which employ thesame active devices, such as transistors oroperational amplifiers, with elements RL C.

Passive filters can be divided into passive high-passfilters, low pass, band pass and band-stop. Whichthey are used for a particular purpose. As theattenuation at frequencies desired.

Keywords:passive filters, frequency, high pass, lowpass, band pass, band removed

1Estudiante de Ingeniera Mecnica Automotriz UPS2Estudiante de Ingeniera Mecnica Automotriz UPS3Estudiante de Ingeniera Mecnica Automotriz UPS4Estudiante de Ingeniera Mecnica Automotriz UPS

Autor para correspondencia: [email protected]


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1. Introduccin

Un filtro es un circuito electrnico, el mismo queposee una entrada y salida. En la entrada seintroducen seales alternas de diferentes

frecuencias, en cambio en la salida se extraenseales atenuadas segn la frecuencia de la seal.Al ser un circuito formado por resistencias,condensadores y/o bobinas, se puede decir que esun filtro pasivo. [1] [2]La frecuencia de corte es la frecuencia para laque la ganancia en tensin del filtro cae de 1 a0.707 (esto expresado en decibelios, dB, se diracomo que la ganancia del filtro se reduce en 3dBde la mxima, que se considera como nivel de0dB). En los filtros pasa banda y elimina banda

existirn dos frecuencias de corte diferentes, lainferior y la superior. [1]El filtro pasivo se divide en las siguientescategoras:

Figura 1 Filtros Pasivos

2. Materiales y Mtodos Filtros pasa bajos

Introducen muy poca atenuacin a lasfrecuencias que son menores que unadeterminada, llamada frecuencia de corte. Lasfrecuencias mayores a la frecuencia de corteson atenuadas.Es el circuito ms utilizado es el circuito RC altener mayor facilidad de conseguir materialesen el medio. [1] [3]

Figura 2 Filtro Pasa bajos RC

Es de fcil funcionamiento. En este caso elcondensador presentar una gran oposicin alpaso de corrientes debidas a frecuencias bajasy al formar una divisin de tensin junto conla resistencia aparecer en el casi toda latensin de entrada. Cuando las frecuencias sonaltas el condensador presenta poca resistenciaal paso de corriente. [3]

Figura 3 Filtro Pasa Bajos RL

En este caso el circuito funcionar de manerasimilar que en el primer caso. Se tieneentonces un divisor de tensin formado poruna bobina y una resistencia. Cuando lacorriente de tensin en la entrada sea baja labobina ofrecer poca oposicin y la tensincaer casi toda en la resistencia. Al ser lafrecuencia de entrada alta, la bobina sequedar con la tensin y no aparecer casininguna tensin en la de salida.La ganancia en tensin del circuito de la figura1 ser: [1]

La frecuencia de corte es aquella para la que elvalor hmico de la resistencia coincida con elvalor hmico de la reactancia capacitiva. [1]Entonces:


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Y la ganancia del filtro queda expresadacomo:

Al representar en funcin a la frecuencia setiene:

El desfase entre la tensin en extremos delcondensador y la tensin aplicada en la

entrada est dado por: [1]

Filtro pasa altos

Este filtro atena levemente las frecuenciasque son mayores que la frecuencia de corte, yadems introducen mucha atenuacin a las queson menores de dicha frecuencia. [1] [4]

Figura 4 Filtro Pasa altos RL

Figura 5 Filtro Pasa altos RC

En esta ocasin se har un estudio sobre elfiltro constituido de una resistencia y unabobina. [4]La ganancia en tensin es:

La frecuencia de corte (cuando XL=R) ser:

El desfase entre la tensin de salida respecto alde entrada es:

Filtro Pasa Banda

El filtro paso banda es un circuito. Que tieneuna frecuencia de resonancia es decir lafrecuencia mayor, como se muestra en lagrfica se tiene una frecuencia de corteinferior (f1) y una frecuencia de corte superior(f2) en donde solo pasaran las frecuencias queestn dentro del ancho de banda. [5]

Figura 6 Pasa Banda

Para armar el circuito pasa banda se necesitaen este caso la primera parte del circuito con

elcapacitor C1 y elresistor R1 forman el filtropaso alto y la segunda parte, formado por R2 yC2, forman el filtro paso bajo.

Ancho de
http://unicrom.com/Tut_condensador.asphttp://unicrom.com/Tut_resistencia.asphttp://unicrom.com/Tut_resistencia.asphttp://unicrom.com/Tut_condensador.asp


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Figura 7 Circuito Pasa banda

Figura 8 Filtro Pasa Banda [6]

Ancho de banda(B)(8)

Frecuencia resonante (f0)

(9)

Frecuencias de corte (f1) y (f2)

Factor de calidad (Q) es la medida de laselectividad del filtro

La ganancia en tensin es:

Filtro Elimina Banda

Tambin es conocido por otros nombres comofiltro supresor de banda, filtro notch o filtrorechazo de banda.Es un filtro que elimina en su salida todas lasseales que tengan una frecuenciacomprendida entre una frecuencia de cortesuperior y otra inferior. Por tanto, estos filtroseliminan una banda completa de frecuenciasde las introducidas en su entrada.Un filtro supresor de banda posee unarespuesta en frecuencia inversa a la de un pasa

banda. [6] [7]

Figura 9 Curva de respuesta en frecuencia

Como se muestra en la figura 9, los filtrossupresores se construyen restando la salida de unfiltro pasa banda a la seal original.Por lo general la ganancia de la banda de paso delos filtros supresores es de 1 o 0 db. (Decibel)

Figura 10 Circuito elimina banda

Para las frecuencias que estn en la banda depaso del filtro supresor, la salida de la seccindel filtro pasa banda se aproxima a cero. Porlo tanto, la entrada E se transmite a travs dela resistencia de entrada sumadora, R1, con loque V0 adquiere un valor igual a -E. Por lo


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tanto, V0 = - E tanto en la banda de pasosuperior como en la inferior del filtro. [7]

Figura 11 Filtro elimina banda

Frecuencias de corte (fh) y (f

l)

Factor de calidad (Q) es la medida de laselectividad del filtro

Ancho de banda(Bw)

(18)

Frecuencia resonante (fr)

(19)

La ganancia en tensin es

3. Simulaciones y Clculos:

Filtro Pasa Bajos

Figura 12 Filtro Pasa Bajo

Al representar en funcin a la frecuencia setiene:

Figura 13 Representacin grfica de Gv


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Figura 14 ngulo de fase de la ganancia en tensin

Figura 15 Circuito Filtro Pasa Bajos

Filtro Pasa Altos

Figura 16 Simulacin Filtro Pasa Altos

Figura 17 Grfica de Bode

Frecuencia de corte

Mdulo de ganancia

Ancho de banda:

Figura 18 Circuito Filtro Pasa Altos

Filtro Pasa Banda

Figura 19 Simulacin Filtro Pasa Banda


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Figura 20 Grafica de Bode

Frecuencia de resonancia

Frecuencias de corte

Ancho de la banda de ganancia

Figura 21 Circuito Filtro Pasa Banda

Filtro Elimina Banda

Figura 22 Simulacin Filtro Elimina Banda

Figura 23 Grafica de Bode

Frecuencia de resonancia

Frecuencias de corte

Ancho de la banda de ganancia


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Figura 24 Circuito Elimina Banda

4. Resultados y Discusin

Cabe recalcar que con el apoyo del simulador

NI Multisim se pudo obtener la visualizacinde los resultados de acuerdo a las condicionesy especificaciones del diseo, as comotambin el de poder predecir elcomportamiento del filtro, evaluar resultados,detectar y corregir posibles errores de diseo.Adems, se tuvo una visin ms clara de lasfunciones que realizan cada circuito al seranalizados en la grfica de Bode, se pudo verlas frecuencias, adems el ngulo de fase de laganancia en tensin.

Y distinguir y analizar cada grfica.

5. Conclusiones

Un filtro se compone por seales de entrada ysalida. Un filtro pasivo se componeprincipalmente por circuitos formados por RLC.

Un filtro paso banda es un tipo de filtro

electrnico que deja pasar un determinado rangode frecuencias de una seal y atena el paso delresto, es la suma de filtro paso bajo + filtro pasoalto.Un filtro elimina banda se encarga de eliminarcomo su nombre lo dice un rango de frecuenciaslimitado por frecuencia de corte superior y otrainferior. Es una respuesta en frecuencia inversa ala de un pasa banda

Para la identificacin de filtros pasivos solo seutilizarn resistencias, capacitores e inductores.No utilizaran ningn tipo de amplificadores,transistores, operacionales. Lo cual se convertira

en un filtro activo.Se puede decir que cada uno de estos filtroscumple una vital importancia segn el uso que sele vaya a dar. Se los puede utilizar para evitar elfenmeno de ALIASING que en definitiva serafiltrar seales de ruido.Tambin pueden serutilizados en ecualizadores de audio.La desventaja de utilizar este tipo de filtrospasivos es que sus componentes que loconforman consumen o absorben parte de laenerga de la seal que deben dejar pasar,adems la impedancia de la fuente resulta muyafectada por las caractersticas del filtro.La ventaja al utilizar este tipo de filtro es que esms barato y fcil de implementar

Referencias

[1] Junta de Andalucia, Junta deAndalucia, 14 05 2011. [En lnea].Available:http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~11000381/spip/IMG/pdf/Tema_2_Filtros_pasivos.pdf. [ltimo acceso: 28 102015].

[2] Wikipedia, Wikipedia, FundacinWikimedia, Inc., 02 12 2014. [En lnea].Available:https://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_pasivo. [ltimo acceso: 27 10 2015].

[3] Universidad De Crdova, Universidad

De Crdova, 12 2012. [En lnea].Available:http://www.uco.es/grupos/giie/cirweb/teoria/tema_12/tema_12_02.pdf. [ltimoacceso: 28 10 2015].

[4] Universidad de Cordova, Universidadde Cordova, 02 2012. [En lnea].Available:http://www.uco.es/grupos/giie/cirweb/te


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oria/tema_12/tema_12_03.pdf. [ltimoacceso: 29 10 2015].

[5] YouTube, Filtro paso banda, 06 032013. [En lnea]. Available:https://www.youtube.com/watch?v=X3h

rz4y69K8. [ltimo acceso: 29 10 2015].[6] Universidad Miguel Hernandez de

Elche, Universidad Miguel Hernandezde Elche, Universidad MiguelHernandez de Elche, 2012. [En lnea].Available:http://repositorio.innovacionumh.es/Proyectos/P_19/Tema_5/UMH_03.htm.[ltimo acceso: 29 10 2015].

[7] R. L. BOYLESTAD, Electronica:Teoria de circuitos y dispositivos

electronicos, Mxico: PEARSONEDUCATION, 2009.

Anexos:

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https://www.youtube.com/watch?v=F-3weOJvR84
https://www.youtube.com/watch?v=F-3weOJvR84https://www.youtube.com/watch?v=F-3weOJvR84https://www.youtube.com/watch?v=F-3weOJvR84https://www.youtube.com/watch?v=F-3weOJvR84https://www.youtube.com/watch?v=F-3weOJvR84https://www.youtube.com/watch?v=F-3weOJvR84https://www.youtube.com/watch?v=F-3weOJvR84

filtros pasivos pasa alto, pasa bajo pasa banda y elimina banda

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