Aplicaciones de los circuitos RL y RC en el sonido Jorge Enrique Ortega Pacheco. 20005355. !ni"ersidad del norte. #arranquilla$ Colo%&ia. Abstract —En este informe se discutirán los circuitos RL y RC además de sus aplicaciones cuando se trabaja con sonido. Palabras claves—Capacitor; Filtro;Señal;Voltaje;tension
Inductor;
Sonido;
'. ' ()RO*!CC'O( ()RO*!CC'O(. En este in+or%e se ha&lara de los circuitos RL$ RC y sus aplicaciones aplicaciones al tra&a,ar con sonido$ se ha&lara ha&lara de los principios te-ric te-ricos$ os$ los +unda +unda%en %entos tos %ate% %ate%tic ticos os que respal respaldan dan las aplicaciones$ las "enta,as de los +iltros RL contra los RC y sus aplicaciones. ''.
los ca%&ios instantneos del capacitor y de este %odo las se;ales de alta +recuencia se +iltran =en pasa &a,as> 46.
PR'(C'P'O )EOR'CO/.
A. Capacitores
ayo ayor% r%en ente te se usar usaran an do doss prin princi cipi pios os te-r te-ric icos os para para respaldar las siguientes aplicaciones$ aplicaciones$ la pri%era es la siguiente1 siguiente1 la tensi-n del capacitor depende de la historia pasada de la corr corrie ient ntee del del capa capaci cito torr. Por Por lo tant tanto$ o$ el capa capaci cito torr tien tienee %e%oria 46. Esto nos indica que la tensi-n en el capacitor no puede ca%&iar ca%&iar instantnea%ente. instantnea%ente. )a%&i7n se usara el hecho de que el capacitor son dos placas que no se estn tocando co%o se "e en la i%agen $ de %odo que se puede %irar co%o un circuito a&ierto despu7s del tie%po de carga o descarga. B. Inductores
Para los inductores se usara el siguiente principio te-rico. La induct inductanc ancia ia es la propie propiedad dad por la cual cual un induc inductor tor presenta oposici-n al ca%&io de la corriente que +luye por 7l426$ esto nos dice que la corriente en el inductor no puede ca%&iar instantnea%ente. Ade%s de lo anterior co%o se "e en la i%agen 2 los inductores no son %s que un ca&le enrollado por lo que cuando se ha esta&ili8ado en dc se puede %irar co%o un corto '''. A)E9)'CO/ *E :!(C'O(A'E()O. En esta secci-n se ha&lara acerca de las ecuaciones que se utili8an al %o%ento de dise;ar los +iltros y se e
Los :iltros RC son aquellos que consisten en un capacitor y un resistor en serie co%o se "e en el +iltro pasa &a,as de la i%agen 3. Esto nos sir"e para +iltrar se;alas de alta o de &a,a +recuencia dependiendo de c-%o se coloquen =si se coloca el capacitor y el resistor al re"7s tene%os un pasa altas>. ? la ra8-n por la que esto +unciona es por el principio te-rico %encio %encionad nadoo anteri anterior% or%ent ente$ e$ el el "olta, "olta,ee en un capac capacito itorr no puede ca%&iar instantnea%ente instantnea%ente de este %odo si tene%os un resistor retardando la carga del capacitor este no podr seguir
f c
=
1 2 πRC
4@6
Ecuaci-n .
La ecuaci-n %e da la +recuencia a parir de la cual las se;ales en AC e%pie8an a atenuarse$ se reco%ienda escoger el "alor de R pri%ero y a,ustarlo al conte
A co%par co%parac aci-n i-n de los +iltro +iltross anter anterior iores es$$ se usan usan inductores en "e8 de capacitores y se utili8a el principio de que la corriente en los inductores no puede ca%&iar instantnea%ente$ en el caso de la i%agen la tensi-n en el induc inductor tor pue puede de ca%&i ca%&iar ar insta instant ntnea nea%en %ente$ te$ de %odo que si hay una se;al de alta +recuencia el inductor no podr cargarse co%pleta%ente.
f c
=
R 2 πL
46
Ecuaci-n 2.
La ecuaci-n 2 %e per%ite construir el +iltro RL deseado. E. Ventajas Ventajas y desventajes de los circuitos RL contra RC en filtros de señales
!na gran des"enta,a de los +iltros RC contra los +iltros RL es que son %enos e+icientes cuando se utili8an para +iltrar se;ales %s grandes =%as halla de los %BuA>$ %ientras que con los RL al ser la resistencia del inductor casi 0 se pude pedir %s corriente 46. !na !na des" des"en enta ta,a ,a de los los circ circui uito toss RL es qu quee si se est est a&riendo y serrando un /tich$ con co%ponentes %uy sensi&les =transistores o %os+ets>$ de&ido a que la corriente en este no puede ca%&iar instantnea%ente instantnea%ente cuando se a&ra el sitch la corriente inducida en el inductor seguir +luyendo de %odo que ha&r acu%ulaci-n de cargas negati"as de un lado y positi"as de un lado$ dando lugar a tensiones %uy altas que podrDan da;ar dichos co%ponentes 406.
•
'. APL'CAC'O(E/. Capacitor de acople
/e pueden utili8ar capacitores para separar la se;al AC del *C en un circuito$ esto es Ftil de&ido a que nos per%ite proteger equipos delicados que no pueden su%inistrar su%inistrar %ucha potencia co%o las salidas de audio de los celulares$ celulares$ o al %o%ento de a%pli+icar una se;al %uy tenue que esta %esclada con un o++set de dc en un circuito$ de %odo que no se sature el a%pli+icador$ o si el o++set de *C es %uy grande proteger la &o&ina de los audD+onos audD+onos a la salida salida del circuito. circuito.
•
:iltro pasa &a,as
Los sonidos agudos tienen altas +recuencias y los sonidos gra"es tienen &a,as +recuencias. *e %odo que si se usa un pasa &a,as en una canci-n en teorDa solo de&erDan sonar los sonidos gra"es$ %ientras que se de&erDan cancelar los sonidos agudos$ pero esto solo pasa cuando se tienen +iltros ideales. En la realidad las se;ales e%pie8an a atenuarse a partir de la +recuencia de corte la cual se puede o&tener a partir de las ecuaciones y 2$ La aplicaci-n de estos +iltros es per+ecta para los su&oo+er de&ido a que con este dispositi"o solo se quiere hacer pasar las partes %s gra"es de una canci-n para hacerlas relucir. •
'%agen 3. :iltro pasa &a,as RC
:iltro pasa altas
Los +iltros pasa altas nos sir"en para atenuar los &a,os de,ando solo los altos intactos$ de este %odo se puede sacar a relucir los &rillos y las notas altas de una canci-n$ ta%&i7n se pueden utili8ar para +iltrar sonidos %uy &a,os o ruido natural del a%&iente en %icr-+onos %uy sensi&les. •
'%agen 2. 'nductor
'%agen . :iltro pasa altas RL.
Ecuali8ador
Co%&inando +iltros pasa altas y pasa &a,as se pueden lograr separar las di+erentes &andas de audio en una canci-n de %odo que si se quiere tener solo los &a,os real8ados teniendo el resto de la canci-n instantnea se puede i%ple%entar$ o si se quiere real8ar los &rillos en una canci-n. La tecnologDa ha a"an8ado tanto y las +or%as de hacer este tipo de cosas de +or%a %s so+isticadas con unos resultados increD&les co%o en el caso de un progra%a lla%ado elodyne 4G6 el cual per%ite separar una canci-n instru%ento por instru%ento y a+inar cada nota por separado$ un e,e%plo es que se puede corregir errores de e,ecuci-n por parte del guitarrista cuerda por cuerda usando este progra%a. . CO(CL!C'O(E/. Co%o conclusi-n$ Los circuitos RC y RL tienen %uchas aplicaciones en cuanto se ha&la de sonido y esto es gracias a los si%ples principios de que la tensi-n y la corriente no pueden ca%&iar instantnea%ente$ en su +or%a %s si%ple pode%os ir de +iltros pasa &a,as o pasa altas para real8ar o atenuar instru%entos en una canci-n hasta sus +or%as %s co%plicadas co%o el ecuali8ador o co%o el %elodyne y a+inar las notas indi"idual%ente de los instru%entos de una canci-n$ esto se relaciona con la asignatura de circuitos 2 con los te%as de circuitos RL$ RC con y sin +uente$ ade%s de +unci-n de trans+erencia para poder hallar la +recuencia de corte. '. A (EH/O/. '%agen . Capacitor
''.
R E:ERE(CE/.
46 atthe (.O. /adiIu y Charles .A$ :unda%entos de circuitos electricos$ tercera edicion. Pag 2B2G$ 22K 426 Anoni%o$i%agen $ https1cdn.sparI+un.co%assetsa+3&25GKG&e3ce3G5+KK2c000000.p ng. 436 Anoni%o$ '%agen 2$ http1i0.i.alii%g.co%sphoto"0@22GMighBprecisionBB)urnsB %iniatureBairBcoreBinductorB+orB).,pg 46 A+rotecI%ods$ Passi"e RC lo pass +ilter tutorialN $https1.youtu&e.co%atch"O#5)5QIgd'$ %inuto 135. 456 :leshgrinder$ Circuito RC en con+iguraci-n paso &a,o.$ '%agen 3$http1upload.iIi%edia.orgiIipediaco%%onsthu%&ee)ie+pass. s"g2000p
