filtros activos basados en ao. ventajas: –la señal de entrada no se ve atenuada => ganancia....
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FILTROS ACTIVOS
• Basados en AO.
• VENTAJAS:
– La señal de entrada no se ve atenuada => ganancia.– Flexibilidad en el ajuste de ganancia y frecuencia.– Habilidad de multiplicar funciones de transferencia en
cascada => fácil diseño de filtros de orden mayor.– Integración digital: filtros analógicos+circuitos
digitales en un mismo CHIP.– Funciones de filtrado.
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FILTROS ACTIVOS
• DESVENTAJAS:
– Ancho de banda: los AO tienen un ancho de banda finito que limita las aplicaciones de los filtros al rango de frecuencias audio: entre los 20 y los 20 000 Hz, aproximadamente (el equivalente, casi exacto a 10 octavas). Los filtros pasivos pueden usarse con frecuencias de 500 MHz.
– Distorsión: más allá del rango de magnitud aceptado producen distorsiones.
– Derivas: sensibles a cambios ambientales, tolerancias de fabricación, …
– Requieren fuentes de alimentación.
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FILTROS ACTIVOS
• Las ventajas superan las desventajas en comunicación de voz y transmisión de datos.
• Se utilizan: en comunicación y procesamiento de señales:– Televisión, teléfono, radar, satélites, biomedicina.
• Los filtros pasivos se siguen utilizando.
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Filtro elimina banda
Fc1
Fc2
Fc1 < Fc2
Pasa baja
Pasa alta
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El Amplificador Operacional en el dominio de la frecuencia
• En la red de realimentación se puede incluir, además de resistencias, elementos con reactancia (capacitivas e inductivas)
• De este modo la ganancia del amplificador es función de la frecuencia de la señal de entrada y el análisis del circuito ha de hacerse en el dominio de la frecuencia
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integrador
• En el dominio de la frecuencia vemos que entre la señal de salida y la de entrada hay un desfase de 90º para todas las frecuencias
• Fijémonos que en corriente continua (frecuencia = cero) la ganancia se hace infinita• Esto se explica viendo que en corriente continua el condensador actúa como un
circuito abierto y por tanto desaparece el lazo de realimentación. Es decir estamos en lazo abierto
Ganancia =
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Integrador• El problema de la ruptura del lazo de realimentación en corriente
continua lo podemos solucionar añadiendo una resistencia en paralelo con el condensador.
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Integrador filtro pasa baja
La ganancia desciende 20dB por década
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Integrador filtro pasa baja
Frecuencia de corte
El filtro activo tiene ganancia, es decir la banda pasante no solo es atenuada (como en los filtros pasivos) sino que es amplificada
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Integrador con botón de reset
• Para asegurarnos que el condensador comienza completamente descargado podemos añadirle un botón de reset
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Diferenciador – filtro activo pasa alta
• La corriente que pasa por el condensador es igual a la corriente que pasa por la resistencia de realimentación
• Como vemos el potencial de salida es proporcional a la derivada del potencial de entrada
• El amplificador como derivador es muy sensible al ruido
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Diferenciador – filtro activo pasa alta
o
o Cortocircuito
Circuito abierto
La frecuencia de resonancia hace que la Impedancia sea mínima:
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Filtro activo pasa banda
• Incluimos en la configuración pasa-alta la realimentación pasa-baja
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Filtro activo elimina banda
Impedancia de un inductor y un condensador en serie
Circuito equivalente para
• Para frecuencia cero la reactancia del condensador se hace infinita y por tanto actúa como un circuito abierto
• Para frecuencia infinita la reactancia del inductor se hace infinita y por tanto actúa como un circuito abierto
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Filtro activo elimina banda
• La otra frecuencia de interés se produce cuando la impedancia es nula
• Esta frecuencia es la frecuencia de resonancia
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Filtro activo elimina banda
• La salida se atenúa para las frecuencias próximas a la frecuencia de resonancia y se anula completamente para la frecuencia de resonancia
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Filtro activo elimina banda
Expresión completa de la impedancia
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Filtro activo elimina banda
Función de transferencia
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Reproducción con sonido estereofónico
Filtro pasa baja
Filtro pasa banda
Filtro pasa alta
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Filtro activo elimina banda
• La línea de corriente eléctrica es una señal alterna de frecuencia 50 / 60 Hz• Por ello las líneas eléctricas producen señales parásitas (ruido) a esas frecuencias• Si tenemos un micrófono muy sensible y la presencia cercana de líneas eléctricas se
hace necesario utilizar una etapa de filtrado que elimine esa banda de frecuencia
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Problema
• Hallar la función de transferencia y dibujar el diagrama de Bode
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Problema
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Problema
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Problema
• Cero en el origen• Polo doble 1/RC
-20 dB/década20 dB/década