5to Laboratorio, (Filtro Butterworth de 4 Orden LPF, Sallen-Key)Descripción completa
Descripción: 5to Laboratorio, (Filtro Butterworth de 4 Orden LPF, Sallen-Key)
Descripción: Analisis de La Arquitectura Sallen-key
Descripción: Estudio de mercado para fertilizantes de tuberculos
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Características y funcionamiento del filtro.
fallas de un filtro prensaDescripción completa
Descripción: Catalogo filtro a presión aguasín
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Descripción: Pre Filtro
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Universidad Politécnica del Estado de Morelos Ingeniería en Electrónica Elect rónica y Telecomunicaciones.
Filtros Analógicos. Reporte de prctica! Filtro pasa"altas y pasa"#a$as %allen &ey. Pro'esor! M.(. )orge Aurelio *ri+uela Mendo+a
,-A
)iutepec Morelos a /0 de )ulio del /123
(ontenido 4#$etivo!............................................................................................................. 5 Marco teórico!..................................................................................................... 5 Ampli6cadoras operacionales!......................................................................... 5 Filtro de %allen"&ey!.......................................................................................... 7 (on6guración pasa #a$as!................................................................................ 7 (on6guración pasa altas!................................................................................. 3 8esarrollo!........................................................................................................... , Pasa"*a$as de %egundo 4rden......................................................................... , Pasa"Altas de %egundo 4rden.......................................................................... 9 (onclusión!............................................................................................. .......... 25 Re'erencias.................................................................................................... ... 25
4#$etivo! En esta prctica se compro#ara el 'uncionamiento de los 6ltros activos %allen" &ey pasa altas y pasa #a$as para comprender y anali+ar la respuesta en di'erentes 'recuencias de entrada al igual :ue la respuesta de salida con di'erentes ganancias.
Marco teórico! Ampli6cadoras operacionales! El ampli6cador operacional es un dispositivo lineal de propósito general el cual tiene capacidad de mane$o de se;al desde '<1 =+ >asta una 'recuencia de6nida por el 'a#ricante? tiene adems límites de se;al :ue van desde el orden de los n@ >asta unas docenas de voltio. os ampli6cadores operacionales se caracteri+an por su entrada di'erencial y una ganancia muy alta generalmente mayor :ue 21 3 e:uivalentes a 211d*. El A.4 es un ampli6cador de alta ganancia directamente acoplado :ue en general se alimenta con 'uentes positivas y negativas lo cual permite :ue tenga eBcursiones tanto por arri#a como por de#a$o de tierra Co el punto de re'erencia :ue se considereD. El nom#re de Ampli6cador 4peracional proviene de una de las utilidades #sicas de este como lo son reali+ar operaciones matemticas en computadores analógicos Ccaracterísticas operativasD. El Ampli6cador 4peracional ideal se caracteri+a por! 2. Resistencia de entradaCRenD tiende a in6nito. /. Resistencia de salida CRoD tiende a cero. 5. anancia de tensión de la+o a#ierto CAD tiende a in6nito 7. Anc>o de #anda C*D tiende a in6nito. 3. vo < 1 cuando v G < v" Ha :ue la resistencia de entrada R en es in6nita la corriente en cada entrada inversora y no inversora es cero. Adems el >ec>o de :ue la ganancia de la+o a#ierto sea in6nita >ace :ue la tensión entre las dos terminales sea cero.
Filtro de %allen"&ey! Un 6ltro
de
%allen
&ey o
célula
de
%allen
&ey
es
un
tipo
de 6ltro
electrónico activo particularmente valioso por su simplicidad. El circuito produce un 6ltro pasa #a$o o pasa alto de dos polos usando dos resistencias dos condensadores y un ampli6cador. Para o#tener un 6ltro de orden mayor se pueden poner en cascada varias etapas. Estos 6ltros son relativamente eBi#les con la tolerancia de los componentes aun:ue para o#tener un 'actor J alto se re:uieren componentes de valores eBtremos.
(on6guración pasa #a$as! a disposición #sica se cumple con los siguientes componentes!
H resolviendo el circuito se llega a :ue la eBpresión de la ganancia Alp/C'D del 6ltro pasa"#a$as es!
%iendo! Formula general para el 6ltro pasa"#a$as!
(on6guración pasa altas!
Formula general para el 6ltro pasa"altas!
Fórmula para el clculo del 6ltro pasa"altas!
8esarrollo! Pasa"*a$as de %egundo 4rden C2
7
R1
1
5
R2 3
Vi
6
C1
Vo
2
4
TL081ACD
R3
Ilustración 1: Diagrama de Pasa-Bajas de 2do Orden.
(omo con 6ltros anteriormente anali+ados en el la#oratorio se o#tiene la 'unción de trans'erencia para después o#tener su ecuación de magnitud evaluando en $K! 1 H ( s) =
R1R2C1C 2
R1 + R2 1 s+ ÷ R1R2 C1 R1R2 C1C 2
s 2 +
H ( jw) =
1 R1R2C1C 2
R + R 1 −ω 2 + 1 2÷ jw + R1R2 C1C 2 R1R2C1
1 H ( jw)
=
R1R2C1C 2 2
R1 + R2 R R C ÷ + 1 2 1
2
− ω ÷2 R1R2 C1C 2 1
Evaluación! H ( jw)
ω
1
1 fc =
1
R1
1
R1R2 R1 + R2
%ustituyendo @alores! fc = 500 Hz ω
ω
=
1 R1R2C1C 2
→
= 3141.592654 C1 = 10nf C2 = 1 µ f R1 = 15 K Ω R2 = 660Ω 1
3141.5924 =
( 1.5 x10− ) R 10
→ ( 3141.5924 ) 2 =
=
1 2
( 3141.5924 ) ( 1.5 x10 −10 )
( 1.5 x10− ) R 10
2
2
R2
1
→
R2
= 675.47Ω
%e 4#tiene el Factor de (alidad del Filtro! ω
q
R + R = 1 2÷ → R1 R2 C1
q = 0.1986
A continuación se presentan las gr6cas o#tenidas en el osciloscopio mediante la prctica C@er Ilustración /D y la simulación reali+ada en el so'tKare Multisim C@er Ilustración 7D así como el diagrama de coneBión en el mismo CIlustración 5D. %e utili+ó la se;al de salida para corro#orar el armado del circuito la coneBión del mismo y su correcto 'uncionamiento. Adems se comparan las se;ales de entrada y de salida así como la 'recuencia y la amplitud para corro#orar :ue sean los valores esperados.
%e corro#ora :ue los valores o#tenidos en la prctica sean correctos evaluando de la siguiente 'orma! Vo
1 = R1 + R2
R1R2C1
1 ÷÷ (Vi ) = 15k + 660
(15 K )(660)(10 nf )
÷÷ (4vp) = 0.080 vp
C2
1 µ f
Ilustración 2: Captura de Osciloscopio del Filtro V2 10 V
XFG1
XSC1
Tektronix
10nF C2
P G
7
R1
R2
15kΩ
660Ω
1
5
U1
3
1µF
6
C1
2
4
TL081ACD V1 10 V
Ilustración 3: Diagrama de simulación en ultisim
1 2 3 4
T
Ilustración !: "imulación en ultisim
Ilustración #: Diagrama de Bode del $ltro pasa-%ajas.
Pasa"Altas de %egundo 4rden C3
V1 12 V
U1
4
C1
R2
C2 2
Vi
6
Vo
3
R1
7
1
5
TL081ACD
V2
Ilustración &: Diagrama de Pasa-'ltas de "egundo Orden
8e igual manera :ue con el 6ltro anterior se o#tiene la 'unción de trans'erencia del 6ltro para posteriormente sacar la ecuación de magnitud.
A continuación se presentan las gr6cas o#tenidas en el osciloscopio mediante la prctica C@er Ilustración /D y la simulación reali+ada en el so'tKare Multisim C@er Ilustración 7D así como el diagrama de coneBión en el mismo CIlustración ,D. %e corro#ora :ue los valores o#tenidos en la prctica sean correctos evaluando de la siguiente 'orma! Vo
R2C1C2 R2 C1C 2 = ÷÷ (Vi ) = ÷÷ C C C R R C C C C C R R C C + + + + ( 1 2 3 ) 1 2 2 3 ( 1 2 3 ) 1 2 2 3
(0.4 vp) = 0.6287 vp
C3 XFG1
10nF XSC1
V1 12 V
R2 Tektronix
253700Ω U1
4
C1
C2
P G
2
1.5µF
10nF R1 1.0kΩ
6 3
7
1
5
TL081ACD
V2 12 V
Ilustración (: Diagrama de Cone)ión.
Ilustración *: Captura de Osciloscopio
Vo
1 2 3 4
T
Ilustración +: "imulación en ultisim
Ilustración 1,: Diagrama de Bode del $ltro pasa-altas.
(onclusión! Al reali+ar la prctica se lograron aplicar los conocimientos ad:uiridos en clase con respecto a la teoría de 6ltros se compro#ó el 'uncionamiento y comportamiento de dic>os 6ltros. 8e igual manera se logró o#servar y compro#ar la comple$idad de dic>os 6ltros con respecto a la manipulación y clculo de un 'actor de calidad relativamente #ueno. %e o#servó :ue los valores para la o#tención de un 'actor de calidad por arri#a de 1.9 son valores sumamente eBtremistas Cya sea valores sumamente grandes o pe:ue;osD.
Re'erencias &atsu>iLo 4. C/115D. Ingeniera de Control oderna C7 Edición ed.D. Prentice =all. Norman N. C/11/D. "istemas de Control para Ingeniera C2 Edición ed.D. (E(%A.
