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Filtros Electrónicos

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by

victor villa

on 19 May 2014

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Transcript of Filtros Electrónicos

Filtros Electrónicos
Equipo 5:
González Arellano Jesús Enrique
Pérez Bravo Agustín
Reyes Pozos Enrique Rodrigo
Villa Martínez Víctor Manuel

Simbología.
Por: González Arellano Jesús Enrique.
Historia y definición de un
filtro electrónico.
Los filtros electrónicos que se fabricaban con resistencias, capacitores e inductores, tienen cálculos muy complejos y por lo tanto muy laboriosos, fueron introducidos en 1915 tanto en Alemania como en E.U.A. por Wagner y Campbell, respectivamente.

En 1955 los investigadores R. P. Sallen y E. L. Key diseñaron otro tipo de filtros conocidos como Sallen-Key.
Historia.
Los filtros son circuitos especializados en tratar de distinta forma (v.g. amplificar y desfasar más o menos) a los armónicos según su frecuencia. Es un elemento que discrimina una determinada frecuencia o gama de frecuencias de una señal eléctrica que pasa a través de él, pudiendo modificar tanto su amplitud como su fase.
Definición.
Analógicos
La señal puede tomar cualquier valor dentro de un intervalo


Digitales
La señal toma solo valores discretos.
Es un filtro usado para procesos analógicos o señales de tiempo continuo. Los filtros analógicos son divididos en filtros pasivos y filtros activos, dependiendo del tipo de los elementos que se emplean para su realización.
Filtros analógicos
Clasificación de los filtros
Reyes Pozos Enrique Rodrigo.
Utilizan además transistores o amplificadores operacionales.
No utiliza inductancia.
Presentan una ganancia.
Filtros Activos
Utilizan solamente elementos pasivos.
Tienen baja sensibilidad
Poca disipación de energía.
Filtros Pasivos
También existen diferentes tipos de filtros dependiendo de su respuesta en frecuencia.
Filtro pasa-baja.
Filtro pasa-alta.
Filtro pasa-banda
Filtro elimina-banda.
Filtro pasa-todo o ecualizador de fase.
Filtro multibanda.
Filtro variable
Tipos de filtros
Si se introdujera la misma señal a los primeros 4 filtros (que son los más básicos), en la señal de salida se obtendrían las gráficas:
Respuesta temporal.
Es el que dificulta el paso de componentes con frecuencias contenidos en un determinado rango de frecuencias, comprendido entre una frecuencia de corte superior y otra inferior dejando pasar las frecuencias restantes.
Filtro elimina-banda.
Permiten el paso de componentes con frecuencias contenidas en un determinado rango de frecuencias, comprendido entre una frecuencia de corte superior y otra inferior (ω1 y ω2 respectivamente)
Filtro pasa-banda
Permite el paso de frecuencias desde una frecuencia de corte determinada hacia arriba.
Filtro pasa-alta.
Permite el paso de frecuencias bajas, desde frecuencia cero o continua, hasta una determinada frecuencia.
Filtro pasa-baja.
Otros tipos de filtros
Filtro pasa-todo o ecualizador de fase.
Filtro multibanda.
Filtro variable.
Filtro de Butterworth.
Filtro de Bessel.
Filtro de Chebyshov I y Filtro de Chebyshov II
Filtro de Cauer (elíptico).
Filtros piezoeléctricos. Este filtro aprovecha las propiedades resonantes de determinados materiales como el cuarzo.
Otro tipo de filtro es la ferrita que hay en muchos cables
Rechaza-Banda:
Pasa-Banda:
Pasa-Alta:
Pasa-Baja:


Circuitos de los Filtros Básicos
Reyes Pozos y Villa Martínez
Ejemplos

Ejemplos
filtro pasivo de orden 2 de paso baja

Ideal
Filtro de rechazo de banda
La F.T tomará el valor 1 para una frecuencia ωi si se desea que la señal pase a esa frecuencia, mientras que tomará el valor 0 si no debe pasar, diciéndose que se rechaza la señal.
Función de una Función de Transferencia (F.T)
Se caracterizan porque en el denominador hay un polinomio de orden 2, siendo la función de transferencia de la forma:
Filtros de orden 2.

Filtro de paso de alta pasivo de orden 1

Filtro de paso de baja pasivo de orden 1

Ese orden del filtro representa el grado del polinomio de la función de transferencia que lo caracteriza.
basta con tener filtros de orden 1 y de orden 2
Orden de los filtros electrónicos

b) Paso de rechazo banda

a) Paso de banda
Combinaciones de funciones de transferencia
Ideal
Filtro paso de banda

Ideal
Filtro de pasa de alta

Son circuitos caracterizados por una entrada y una salida de forma que en la salida solo aparecen parte de las componentes de frecuencia de la señal de entrada.
Función de Transferencia

Teóricamente existen filtros ideales, sin embargo en la vida real esto no es posible, ya que siempre habrá pérdidas ocasionado fallas.
A mayor fallas la sensibilidad es menor y entre menos fallas existan habrá una sensibilidad mayor.
Sensibilidad
Pero este filtro presenta el inconveniente de que la L, ya que es más cara, ocupa más espacio y hay menos disponibilidad de variedad que con otros dispositivos.
Se tiende siempre a utilizar filtros activos que evitan el utilizar bobinas.
Desventaja
Filtro paso de baja





Filtro paso de alta





Filtro paso de banda

Cuanto mejor se desee la aproximación más alto es el orden del filtro y más complicado el circuito.
Conclusión

Conclusión
Real

Ideal

El filtro paso baja

Considerando el primer concepto de clasificación se tienen cuatro tipos distintos:
1. Pasivos. (componentes R C y L. )
2. Activos. (componentes R, C y amplificadores)
3. De capacidades conmutadas. (condensadores conmutados)
4. Digitales.  (a través de algoritmos numéricos.)
Función de transferencia de filtros electrónicos

Por lo que hemos indicado anteriormente, está claro que sólo es necesario estudiar dos tipos de filtro de respuesta en frecuencia: filtro de paso de baja y filtro de paso de alta.
Acondicionamiento de la señal de salida

Eliminación de armónicos innecesarios (v.g. alisado de la salida de los conversores D/A).
Supresión de ruido e interferencias que haya introducido el sistema.
Eliminar ruidos en los diferentes sistemas de comunicación.
Ecualizar y así obtener una calidad de audio con mejor fidelidad.
Convertir señales muestreadas en señales continuas.
Aplicaciones

Acondicionamiento de la señal de entrada al sistema:

Eliminar interferencias y ruido de las señales procedentes de sensores.
Limitación del ancho de banda al rango útil del sistema.
Eliminación de frecuencias superiores antes de la conversión A/D (Anti-aliasing).
Sintonización de señales útiles (v. g. demodulación).
Tenemos que saber que según está pendiente tendremos una relación de fase, traducida en retardo medido en grados, así:
Villa Martínez Victor Manuel
Relación de fase en los filtros
Sabemos que los filtros también se clasifican por su pendiente, es decir, dependiendo los decibelios por octava de estas; es importante mencionar que el empleo de filtros tiene consecuencia sobre la relación de fase de una señal de audio.
Pérez Bravo Agustín
Gracias por su atención
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