UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES
FILTRO PASA ALTO Y FILTRO PASA BANDA Diana Catherine Guananga
[email protected]
TEMA:
INTRODUCCIÓN: Filtros pasa alto y pasa banda de cuatro polos.
OBJETIVO GENERAL:
Diseñar e interpretar el comportamiento de un filtro pasa alto y pasa banda de cuatro polos en proteus, multisim y finalmente comprobar en el laboratorio.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
Investigar y aplicar los conocimientos adquiridos para realizar el diseño de filtro pasa alto y pasa banda. Realizar todos los cálculos perfectamente con la ayuda de la formula dada más adelante Reconocer el filtro pasa bajo y pasa banda visualizando la señal de salida en un osciloscopio . Comparar los resultados obtenidos en la práctica de laboratorio con las simulaciones realizadas tanto en proteus como en multisim.
Filtro pasa alto Es un dispositivo para eliminar señales o que sean menores a la frecuencia de corte, este dispositivo es selectivo en frecuencia ya que como lo habíamos mencionado atenúa todas las frecuencias que no se encuentran en el rango, también podemos decir que se diseña de una manera específica.
A continuación esta es la fórmula de la ganancia que daré al circuito.
Y la ecuación de la frecuencia de corte.
RESUMEN: En esta práctica tendremos claro acerca del concepto de lo que es un filtro eléctrico especialmente filtro pasa alto y pasa banda. Un filtro electrónico electrónico es un circuito circuito que permite permite el paso paso de una determinada frecuencia o banda de frecuencias de una señal eléctrica que pasa a través de él, pudiendo modificar su amplitud. [1] Para realizar mi práctica.
Fig. 1 Este esquema representa la filtro pasa bajo.
configuración de
Diseñare mi filtro pasa alto y pasa banda de manera específica. Comprobar los resultados utilizando proteus y multisim.
PALABRAS CLAVE: Filtro, frecuencia de corte, atenuación de pendiente, pasa alto, amplitud, ganancia, pasa banda, frecuencia central.
Fig.2 Banda de paso paso y de rechazo
.
PROGRAMAS Filtro pasa banda
Multisim Proteus
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA. Filtro pasa alto PROCEDIMIENTO PARA DISEÑAR
Fig. 3 Este esquema representa la configuración de filtro pasa banda.
Diseñar un filtro pasa bajo de cuatro polos. La frecuencia de corte va hacer igual a 15k Hz. Damos valor al capacitor de 1uf. Damos valores a las resistencias Rf y Ri del mismo valor para obtener una ganancia de 1 .2.
La ganancia para este filtro viene definido por:
Es un tipo de filtro electrónico que deja pasar un determinado rango de frecuencias de una seña l y atenúa el paso del resto. [2]
Si se estudia el comportamiento de este circuito en el dominio de la frecuencia, se puede comprobar que solamente permite el paso a la frecuencia de corte inferior y a la frecuencia de corte y elimina las frecuencias por encima de ella. [2]
Finalmente obtenemos la resistencia R1 con la formula.
Formula de la frecuencia central
√
Con este formula voy a obtener los valores de la resistencia.
Simular el circuito en el programa Proteus y Multisim.
RESULTADOS
CARACTERÍSTICAS GENERALES: Para realizar esta práctica utilice Proteus y Multisim, también los siguientes implementos: Dispositivos electrónicos Simulaciones en Proteus y Multisim.
En Multisim
MATERIALES Y EQUIPOS MATERIALES
Capacitores 1uf Resistencias 10k, 2.2, 8.2, 1k,15Ω Operacionales LM741 Protoboard
Fig. 3 Esquema de la simulación en Multisim con R1=10.6Ω
EQUIPOS
Osciloscopio Fuente reguladora Generador de señales
2
. Fig. 6 Diagrama de obtención de la señal salida del filtro de 4 polos a 15kHz.
Fig. 4 Diagrama de obtención de la señal de entrada y salida del filtro de 4 polos. Fig. 7 Diagrama de obtención de la señal de entrada y salida del filtro de 4 polos a 100kHz.
DISEÑO CON VALORES REALES
Damos valor al capacitor de 1uf. Damos valores a las resistencias Rf y Ri del mismo valor para obtener una ganancia de 1 .2.
La ganancia para este filtro viene definido por:
R1=10.4Ω
Fig. 8 Circuito armado en la protoboard del filtro pasa alto.
EN PROTEUS
EN MULTISIM
Fig. 9 Simulación filtro pasa alto de cuatro polos en Proteus Fig. 5 Esquema de la simulación en Multisim con R1=10.4Ω
3
.
DISEÑO DEL FILTRO PASA BANDA
Fig. 10 Señal de salida de un filtro pasa alto
SIMULACIÓN EN EL DIAGRAMA DE BODE EN PROTEUS.
La frecuencia central dada es la siguiente
Aplicamos una regla de tres para obtener la frecuencia al 70.7 %
Fig.11 Filtro pasa alto de un polo.
Obtenemos la frecuencia del filtro pasa alto
Obtenemos la frecuencia del filtro pasa bajo
Fig.12 Filtro pasa alto de dos polos
Calculamos la frecuencia central
√ √ Calculamos la resistencia del filtro pasa alto
Fig.13 Filtro pasa alto de tres polos
Calculamos la resistencia del filtro pasa bajo
Fig.14 Filtro pasa alto de cuatro polos.
4
.
Fig. 19 Diagrama de obtención de la señal de entrada y salida del filtro de 4 polos a 20kHz.
EN MULTISIM
EN PROTEUS
Fig. 16 Filtro pasa banda con cuatro polos
Fig. 20 Simulación de un filtro pasa banda de cuatro polos en Proteus.
Fig. 17 Diagrama de obtención de la señal de entrada y salida del filtro de 4 po los a 15kHz.
Fig. 21 Señal de salida del filtro a 8kHz.
Fig. 18 Diagrama de obtención de la señal de entrada y salida del filtro de 4 polos a 8kHz.
Fig. 22 Señal de salida del filtro a 20k
5
.
SIMULACIÓN EN EL DIAGRAMA DE BODE EN PROTEUS.
Fig. 27 Filtro pasa banda en la protoboard.
ANÁLISIS Y RESULTADOS Fig.23 Filtro pasa banda de un polo.
FILTRO PASA ALTO Polos
Fig. 24 Filtro pasa banda de dos polos.
Pendiente de caída.
Vo
Vi
∆v
1
-20
2
1.36
1.68
2
-40
2
0.98
1.49
3
-60
2
0.78
1.39
4
-80
2
0.58
1.29
FILTRO PASA BANDA Polos
Pendiente de caída.
Vo
Vi
∆v
1
-20
2
1
1.5
2
-40
2
0.75
1.37
3
-60
2
0.68
1.34
4
-80
2
0.5
1.25
Fig. 25 Filtro pasa banda de tres polos.
CONCLUSIONES: Para el cálculo de las resistencias del filtro pasa alto, se tomó como referencia la frecuencia de corte igual a 15kHz. Fig.26 Filtro pasa banda de cuatro polos.
En el filtro pasa alto utilice resistencias en serie equivalente a 10.4 ya que este valor no es comercial para eso utilice en serie una de 2.2 y 8.2 ohmios. Para el diseño de mi filtro utilice un capacitor de 1µF.
6
. A más polos que le acoplemos al circuito se va a producir una rapidez de la pendiente de caída a -20dB/década. El amplificador operacional en estos filtros se conecta como amplificador no inversor con una ganancia de 1.1. En el filtro pasa alto las frecuencias menores a la frecuencia de corte la señal de salida se irá atenuando poco a poco. El valor del condensador determina la frecuencia de corte. Cuando la frecuencia es lo suficientemente alta, el condensador ofrece poca resistencia a las señales. Si la frecuencia es suficientemente baja, el condensador ofrece más resistencia que la resistencia y la señal pasará a través de la resistencia.
RECOMENDACIONES:
Para esta práctica debemos calcular detenidamente y forma precisa todos los cálculos del diseño. Al momento de diseñar y no obtener una resistencia comercial lo mejor será tratar de hacer cálculos en serio o en paralelo con el fin de obtener el valor del diseño. Para el diseño de cualquier tipo de filtro se recomienda utilizar un capacitor como es el 104 o todos los que terminen en cuatro.
7
