04 filtros activos

5/14/2018 04 Filtros Activos - slidepdf.com

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FILTROS

ACTIVO



FILTROS ACTIVOSLos filtros activos a diferencia de los pasivos,requieren un amplificador operacional que lespermite tener el control de la ganancia(amplificar o atenuar la potencia de salida) delancho de banda que filtran.Un filtro pasivo solo atenúa el voltaje deentrada, e inclusive en menor parte hasta enla banda de paso.

Los filtros activos realizables, puedendiseñarse desde un primer orden hasta undecimo orden, para ordenes mayores es másconveniente el uso de filtros digitales si elproyecto lo justifica.



FILTROSACTIVOS

1ER ORDE



Los filtros activos de primerorden constan de un arreglo RC(resistencia - capacitor) en la

entrada del circuito, donde elcapacitor en este caso enparticular se encuentra paraleloa la misma, por tanto se trata deun filtro pasa bajo, ya que las

altas frecuencias se dirigenhacia tierra.El arreglo de resistencias Rf/Rxcontrola la ganancia de voltaje“Av” y la frecuencia de corte “fc”del filtro se calcula como se

muestra.

FILTROS ACTIVOS DE PRIMER ORD



FRECUENCIA DE CORTELa frecuencia corte es el límite donde inicia o termina laeficacia de un filtro, se presenta al 70.07 % del valorbanda de paso (considerando una respuesta plana

Expresada en decibeles, la frecuencia de corte está situala banda de paso en relación a la siguiente ecuación.

( ) 20 log ( ) 20 log

( )

20.707 1

2

0.707

0.707( ) 20 log 20 log

1

( ) 3.01

sal RMS

ent ent

RMS

RMS pp pp ent pp

RMS pp

pp RMS

ent pp

V V Att dB Att dB

V V

donde elV Voltaje eficaz Root Medium Square

V V V tal que siV V

entonces V V

V V Att dB

V V

Att dB dB

G a n a n c i a ( d B )

Frecu



ZONAS DE

FILTRO



BANDA DE PASO

La respuesta en frecuencia de un filtro consta básicamzonas, la zona de banda de paso, permite que lacomprendidas dentro la misma pasen a través d

atenuaciones que van desde 0 dB hasta -3 dB, siemprrespuesta de la banda se considere plana.

fc

G a n a n c i a ( d B

)

Frecuencia (Hz)



BANDA DE TRANSICIÓN

la zona de banda de transición inicia precisamente en lacorte y termina cuando el filtro alcanza su máximaatenuación, este límite inferior puede variar dependien

del filtro y del orden del mismo.

fc


)

Frecuencia (Hz)

PENDIENTE DE ATENUACI N



PENDIENTE DE ATENUACI NLa pendiente de atenuación se forma trazando una líne

ajuste lo más posible a la curva descendente o ascendente

caso) que se forma en la banda de transición, esta pend

rapidez en la que atenúa el filtro y permite evaluar la eficay mientras más inclinada se encuentre esta, mejor será l

del mismo.

fc


)

Frecuencia (Hz)

PENDIENTE DE ATENUACI N



PENDIENTE DE ATENUACI NLa pendiente de atenuación se mide en decibeles por octavdecibeles por década (dB/dec) y nos permite evaluar conatenúa el filtro por cada octava transcurrida, en donde undoble de la frecuencia de referencia, es decir, la octava supe

sería 1 kHz y la octava inferior a 500 Hz sería 250 Hz. Cuandécadas nos referimos a TODA UNA ESCALA LOGARÍTMICA100 – 1000, etc.)

fc


)

Frecuencia (Hz)



BANDA DE RECHAZO

En la zona de banda de rechazo el filtro no permite el pafrecuencia, en teoría debería atenuar infinitamente, peroun nivel donde la señal ya no es útil para el sistema.

fc


)

Frecuencia (Hz)



PENDIENTE

ATENUACI

P di t d t ió



Pendiente de atenuaciónEjemplo: determine la pendiente de atenuación de la sigu

PENDIENTE DE ATENUACIÓN



PENDIENTE DE ATENUACIÓNPrimeramente trazamos una recta que se ajuste lo más pcurva

PENDIENTE DE ATENUACIÓN



PENDIENTE DE ATENUACIÓNPosteriormente fijamos un punto en donde la recta toque aademás podamos tomar como frecuencia de referencia, enfijaremos el primer punto en 3 kHz a -20 dB



Posteriormente fijamos un punto en donde la recta tocurva y además podamos tomar como frecuencia de refereste caso fijaremos el primer punto en 3 kHz a -20 dB

-78 dB

2

.

78

.

58

5

11.6 dBoctava

att a M

No deoct

dB M

No deo

dB M

octavas

M



FILTROSACTIVOS

2° ORDE



Filtros Activos de 2° Orden

Los filtros activos de SEGUNDOorden utilizan una topologíallamada Sallen–Key agregandootro arreglo RC de formaestratégica, donde C2retroalimenta la señal en el puntode suma R1,R2 y cualquier altafrecuencia que haya escapado a laacción de C1, vuelve a ser filtrada,mejorando así la eficacia y

selectividad del filtro.En sistemas de segundo orden lapendiente de atenuación es de 12dB/Octava y se eleva 6 dB/Octavapor cada orden que aumenta.



FILTRO PA

BAJO

Filt P B j d 2° O d



Filtro Pasa Bajo de 2° Orden

Filt P B j d 3 O d



Filtro Pasa Bajo de 3er Orden

Filt P B j d 4° O d



Filtro Pasa Bajo de 4° Orden



FILTRO PA

ALTO

Filtro Pasa Alto de 2° Orden



Filtro Pasa Alto de 2 Orden

Filtro Pasa Alto de 3er Orden



Filtro Pasa Alto de 3er Orden

Filtro Pasa Alto de 4° Orden



Filtro Pasa Alto de 4 Orden



FILTRO PA

BANDA

Filtro Pasa Banda



Filtro Pasa Banda

Los filtros pasa banda constan de dosfrecuencias de corte, una banda de pasoy dos bandas de rechazo.

Se pueden realizar uniendo en SERIE unfiltro pasa alto (HPF) sintonizado en lafrecuencia de corte “fc1” y un filtro pasabajo (LPF) sintonizado a la frecuencia decorte “fc2”, no importando cual de ellosse encuentre primero en la serie, siempre

y cuando se respeten las frecuencias decorte. Otros requisitos que debencumplirse es que la fc2 > fc1 y que laganancia de las ambas etapas sea igualpara que la banda de paso se mantengaplana.

Filtro Pasa Banda



Filtro Pasa Banda

Filtro Pasa Banda de 2° Orden



Filtro Pasa Banda de 2 Orden



FILTRORECHAZ

BANDA

Filtro Rechaza Banda




Los filtros rechaza banda constan de dosfrecuencias de corte, dos bandas de pasoy una de rechazo.

Se pueden realizar uniendo enPARALELO un filtro pasa bajo (LPF)sintonizado en la frecuencia de corte“fc1” y un filtro pasa alto (HPF)sintonizado a la frecuencia de corte “fc2”,estos circuitos no pueden operar en serie

por que cancelarían mutuamente.Otros requisitos que deben cumplirse esque la fc2 > fc1 y que la ganancia de lasdos etapas deberá ser igual para que lasbandas de paso sean simétricas en larespuesta en frecuencia.





Filtro Rechaza Banda de 2° Orden



ECUALIZADO

GRÁFICO

ECUALIZADORES GRÁFICOS



Ecualizar significa “igualar”, la ecualización en audio consiste entratar de regresar a los parámetros originales una señal grabadaque ha sido modificada involuntariamente por reproductores,preamplificadores, amplificadores, cables y bocinas de mediana obaja calidad. Dichos dispositivos afectan la ejecución de la señal

original, en teoría, si se tuviese un equipo de excelente calidaddesde el reproductor hasta las bocinas no sería necesarioecualizar, sin embargo, eso difícilmente es posible debido al costoque esto representaría, por lo tanto, la única solución para“acercar” la señal a la original es ecualizando.Cabe mencionar también que aunque nuestro equipo sea deexcelente calidad, la sala acústica de escucha modificasignificativamente el resultado y en estas circunstancias tambiénes necesario ecualizar.El efecto de “ecualizar” se logra aumentando o disminuyendo laganancia de cierto espacio de frecuencias que “sospechamos”

que han sido modificadas, pero no hay que olvidar que“ecualizar” es más un arte que una ciencia, porque una sobreecualización perjudicaría más, que si no la hiciéramos.




Los ecualizadores gráficos utilizados comúnmente enaudio no son más que un arreglo de filtros LPF, BPF yHPF en paralelo, que a diferencia de un filtro común,estos tienen un control manual de ganancia que les

permite atenuar o amplificar cierto ancho de banda preajustado y que en conjunto cubren todo el ancho debanda de audio, es decir, de 20 Hz a 20 KHz.Los ecualizadores gráficos definen su bondad en funcióndel número de bandas que puede manejar, que va desde3 bandas hasta 33.Para diseñar estos circuitos, en audio se toma como

referencia la frecuencia central de 1 KHz y se calcula enoctavas hacia arriba y hacia abajo de esta referencia.Por ejemplo, para un ecualizador de 1 octava se tienen10 bandas.

31.25 Hz, 62.5 Hz, 125Hz, 250 Hz, 500 Hz1 KHz

2 KHz, 4 KHz, 8 KHz y 16 KHz




31.25 Hz, 62.5 Hz, 125Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1 KHz, 2 KHz, 4 KHz, 8




32 Hz, 63 Hz, 125Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1 KHz, 2 KHz, 4 KHz, 8 K

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