UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
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FILTROS RESONANTES SERIE PASA-BANDA BAND A Y RECHAZA BANDA Laboratorio electrónica analógica.
— In Abstract
the next practices will design and measure the frequency response of the bandpass filter and bandstop series. analyze the results to compare with the calculated data and reach conclucion so clear for the future design of practical filters. Palabr as clave: clave: Filtro,
osciloscopio, pasa-banda, rechazabanda, pasa-bajo, pasa-alto, filtros resonantes.
I. OBJETIVOS En la siguiente práctica diseñaremos y mediremos la respuesta en frecuencia de los filtros pasa-banda y rechaza-banda en serie resonantes. Analizaremos los resultados obtenidos para comparar con los datos calculados y así llegar llegar a conclusiones claras para el futuro diseño de filtros prácticos. Dentro del marco teórico se analizara el funcionamiento de los filtros resonantes RLC y sus utilidades en el diseño de filtros de banda estrecha. II. FILTROS RESONANTES Un circuito de resonancia está compuesto por una resistencia un condensador y una bobina en el cual se alimentan de corriente alterna. Hay dos tipos de circuitos resonantes: Uno es el circuito resonantes serie y el otro es el circuito resonante paralelo. Cuando a la entrada del circuito se le aplica una frecuencia el circuito reaccionará de una forma distinta. La reactancia de un condensador o de una bobina es el valor óhmico que se opone al paso de electrones. Cuando la frecuencia crece la reactancia de la bobina aumenta, en tanto que al del condensador disminuye. Pero hay una determinada frecuencia que la cual los valores absolutos de ambas reactancias se igualan y a
este fenómeno se llama "Frecuencia de resonancia". Su valor se deduce de esta manera: XL = 2 * p * F * L XC = 1 = 2 * p * F * C Para la frecuencia de resonancia: F = 1 =2p L*C El factor de calidad es algo más amplio, puede definirse en el caso de una bobina, como la reacción: Q = XLR L Hay un concepto más que es el ancho de banda que es el margen de frecuencias. RLC Serie La resonancia de un circuito RLC serie, ocurre cuando las reactancias inductiva y capacitiva son iguales en magnitud, pero se cancelan entre ellas porque están desfasadas 180 grados. Esta reducción al mínimo que se produce en el valor de la impedancia, es útil en aplicaciones de sintonización. La nitidez del mínimo de impedancia, depende del valor de R y se caracteriza mediante el valor "Q" del circuito Esquema de un circuito RLC serie.
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Variable La variable es equivalente al producto del ciclo completo en radianes (2 ) y la frecuencia (f).
Este efecto se logra ya que toda la energía potencial almacenada en el capacitor (U=1/2(q^2/c)), producida por el campo eléctrico en dicho elemento, se traspasa a la bobina que luego ésta adquiere ésta energía y la almacena. Es decir cumple con un sistema conservativo de energía. Este circuito oscilador LC llamado tandem(tanque) cumple,con L y C ideal, con la ley de la conservación de la energía. Ver "Conservación de la Energía"
El factor de calidad Q se define por
Factor Q de un Circuito Los circuitos series se usan para responder selectivamente a señales de una frecuencia dada, mientras discrimina contra las señales de frecuencias diferentes. Decimos de un circuito que tiene mayor selectividad cuando la selección del pico de la frecuencia elegida, se produce dentro de una franja de frecuencias más estrecha. El "factor de calidad" Q como se describe más abajo, es una medida de esa selectividad y decimos que un circuito tiene una "calidad alta", si su frecuencia de resonancia se selecciona más estrechamente.
Donde Δω es el ancho de la curva de potencia resonante
a la mitad de su valor máximo. Puesto que ese ancho resulta ser Δω =R/L, el valor de Q también se puede expresar como
El parámetro Q, se usa normalmente en electrónica, con valores que oscilan en el rango de Q=10 a 100 en aplicaciones de circuitos Filtro Pasa Bajos.
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III. CÁLCULOS Y SIMULACIONES A. Pasa banda resonante serie
Esquema:
Simulación:
()
Simulación:
IV. MEDICIONES
B. Rechaza banda serie
Esquema:
Filtro pasa banda resonante serie f(Hz 3k ) Vip 2 p Vsp 0.1 p
15k
25KH 30Kh 35KH
60K
300
z
z
z
K
2
2
2
2
2
2
0.5
1.6
1.9
1,7
0,7
0,1
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA 1,5
φ(S) E04 -
φ
5,40
α
0.01
4
1,7E 1,0E- 8,0E- 7,8E- 3,5E 2,0E -04
04
05
05
12,2 40
0
-50
4 0.00 7
0,68
0.99
0,75
-05
-05
-
-
VII.
REFERENCIAS
1. http://omarai.wordpress.com/conceptos-
63,0 72,0
teoricos/filtros-y-circuitos-
0
sintonizados/circuitos-resonantes/
0,06 5
0 0,01
2. http://www.electronicafacil.net/tutoriales/CIRC UITOS-RESONANTES.php 3. http://hyperphysics.phyastr.gsu.edu/hbasees/electric/serres.html
Filtro rechaza banda resonante serie f(Hz 1k ) Vip 2 p Vsp 1.9 p φ(S)
φ
8KH 10Kh
12KH
z
z
z
2
2
2
2
2
2
1.9
1.5
0.01
1.6
1.8
1.9
1,6E 1,7E 1,0E 8,09
8,0E-
2,0E 1,9E
-04
05
-05
-05
-
-
65,0
80,0
0
0
0,9
0,95
5
α
4. http://www.sapiensman.com/electrotecnia/pro
5k
-04 15
-04 45
E-05 0
0.95 0.95 0,75 0.01
-50
0,8
20K
100 K
V. LISTA DE MATERIALES 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Capacitores 10nf, 100nf Inductores 0.01uH Resistores 150omh, 800omh, 1komh, 1.5komh Miltimetro Osciloscopio Generador de Funciones Fuente VCC VI. CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES
Los diseños de los filtros resonantes han correspondido con una gran exactitud a los cálculos hechos. La principal diferencia fue la asimetría del ancho de banda respecto a la frecuencia central, esto se debe especialmente a la configuración y el funcionamiento de los componentes RLC y a su tolerancia. Cabe destacar que las ventajas prácticas de estos filtros lo hacen relevantes y sensibles de ser utilizados en muchas circunstancias, como en filtros de audio, por ejemplo.
blemas28.htm 5. http://iie.fing.edu.uy/ense/asign/sislin2/interac tivo/principal/notas/pdf/Unidad6.pdf
