I.
INTRODUCCION
La presente experiencia consta de conocer los diversos tipos de filtros activos, diseñarlos y aplicarlos aplicarlos en un futuro. futuro. Además Además refuerza refuerza nuestros nuestros conocimientos conocimientos en el software software de matlab. Esto nos ayudara a elevar nuestros cono conoci cimi mient entos os en el área área de telecomunicaciones que es vital para nuestra formación.
II.
III.
OBJETIVOS allar experimentalmente la respuesta de frecuencia de los filtros pasa ba!o, pasa alto y pasabanda. "iseñar activos.
cierta cierta funció función n de transf transfere erenci nciaa considerados un filtro de cierto tipo.
serán serán
Filtro pasa alto &
'n filtro paso alto )-+ es un tipo de filtro electrónico en cuya respuesta en frecuencia se aten/an las componentes de ba!a frecuencia pero no las de alta frecuencia frecuencia,, stas inclus incluso o pueden pueden amplificarse e n los f ilt ro s
a cti vos .0 La alta o ba!a frecuencia frecuencia es un trmino relativo que dependerá del diseño y de la aplicación.
Filtro pasa ba!a" 'n filtro paso banda es un tipo de filtro electrónico q ue de!a pasar un determinado ran(o de frecuencias de una señal y aten/a el paso del resto.
filtros
Adquirir experiencia en el mane!o del software #A$LA%.
FUND AMENTO AME NTO TEÓRICO TEÓRICO
Filtros Activos &
'n filtro activo es un filtro electrónico analó(ico distin(uido por el uso de uno o más com ponentes activos )que ) que proporcionan una cierta forma de amplificación de ener(*a+, que lo diferencian de los filtros pasivos que que solamente usan c om po po ne ntes pasivos. $ *picamente este elemento activo puede ser un tubo de vac*o, un transistor o un a mp lifica do r op er ac io ion al .
Filtro pasa bajo&
'n filtro paso ba!o corresponde a un f iltr tro o electrónico caracterizado por permitir el paso de las frecuencias más ba!as y atenuar las frecuencias más altas. El filtro requiere de dos terminales de entrada y dos de salida, de una ca!a ne(ra, tambin denominada cuadripolo o bipuerto, as* todas las frecuencias se pueden presentar a la entrada, pero a la salida solo estarán presentes las que permita pasar el filtro. "e la teor*a se obtiene que los filtros están caracteriza caracterizados dos por sus funciones funciones de transferencia, as* cualquier confi(uración de elementos activos o pasivos que consi(an
Filtro r#c$a%a ba!a & El filtro suprime banda, tambin conocido como 1filtro elimina banda2, 1filtro notc32, 1filtro trampa2 o 1filtro 1filtro de rec3azo rec3azo de banda2 es un filtro electrónico q ue no permite el paso paso de señales cuyas frecuencias s e encuentran encuentran comprendidas comprendidas entre entre las frecuencias de c orte s uperior e inferior. a, bien por Fr#c&#cia !# cort#& La frecuencia, arriba o bien por deba!o de la cual el nivel de salida de un circuito, tal como una l*nea, a, a mp lificad or o filtro se se reduce por un factor de 4ra*z de dos partido de dos4 al valor de 5 6 d% 7 7 89.8: de la potencia respecto al nivel de referencia de 9 d% 7 099:. 'n f iltro paso banda tiene tiene dos frecuencias de corte y una frecuencia central, m ientras que los filtros de p de paso alto y paso b a !o tienen tie nen una sola frecuencia de corte. La frecuencia central de un filtro filtro de paso banda es la media (eomtrica d e las frecuencias de corte superior e inferior.
'aacia& 'n filtro activo puede presentar (anancia en toda o parte de la señal de salida respecto respecto a la señal de entrada. entrada. En su implem implement entaci ación ón se combin combinan an elemen elementos tos activos y pasivos, siendo frecuente el uso de amplificadores operacionales, q ue permite obtener r obtener resonancia y un elevado factor ; sin el empleo de bob de bobinas.
Ac$o !# ba!a&
-ara señales analó(icas, el anc3o de banda es la lon(itud, medida en z, del ran(o de frecuencias en el que se concentra la mayor parte de la potencia de la señal. -uede ser calculado a partir de una señal temporal mediante el análisis de ourier. $ambin son llamadas frecuencias efectivas las pertenecientes a este ran(o.
de inductancia se necesitan (randes lon(itudes de 3ilo. El uso de circuitos activos, que funcionan como multiplicadores de inductancia o capacidad puede me!orar el ;. El factor ; se define como la frecuencia de resonancia )f 9+ dividida por el anc3o de banda )f <5f 0+&
Tipos !# r&i!o # co(&icacio#s& En
i(ura 0.5 El anc3o de banda viene determinado por las frecuencias comprendidas entre f 0 y f <.
comunicación, se denomina ruido a toda señal no deseada que se mezcla con la señal /til que se quiere transmitir. Es el resultado de diversos tipos de perturbaciones que tiende a enmascarar la información cuando se presenta en la banda de frecuencias del espectro de la señal, es decir, dentro de su a nc 3o d e b an da . $ipos& =uido de disparo
As*, el anc3o de banda de un filtro es la diferencia entre las f re cu en ci as en las que su atenuación al pasar a travs de filtro se mantiene i(ual o inferior a 6 d% comparada con la frecuencia central de pico )f c+ en la i(ura 0.
Factor !# cali!a!&
El factor ;, tambin denominado factor de calidad o factor de selectividad, es un parámetro que mide la relación entre la ener(*a reactiva que almacena y la ener(*a que disipa durante un ciclo completo de la señal. 'n alto factor ; indica una tasa ba!a de prdida de ener(*a en relación a la ener(*a almacenada por el resonador. El factor de calidad de circuitos pasivos formados con resistencias, bobinas y condensadores es ba!o, inferior a 099, por el efecto de la resistividad del 3ilo de las bobinas, principalmente, ya que para valores elevados =uido a ráfa(as Este ruido consiste en una sucesión de escalones en transiciones entre dos o más niveles )no (aussianos+, tan altos como varios
El ruido de disparo es un ruido electromagnético no correlacionado, también llamado ruido de transistor, producido por la lle(ada aleatoria de componentes portadores )electrones y 3uecos+ en el elemento de salida de un dispositivo, como ser un diodo, un transistor )de efecto de campo o bipolar+ o un tubo de vac*o. El ruido de disparo está yuxtapuesto a cualquier ruido presente, y se puede demostrar que es aditivo respecto al ruido trmico y a l mismo. =uido de >o3nson5?yquist $ambin conocido como ruido termal es el ruido (enerado por el equilibrio de las fluctuaciones de la corriente elctrica dentro de un conductor elctrico, el cual tiene lu(ar ba!o cualquier volta!e, debido al movimiento trmico aleatorio de los elec tr on es. =uido de parpadeo Es una señal o proceso con una frecuencia de espectro que cae constantemente a altas f re cu en cias con un espectro rosa. cientos de mili voltios, aleatorios e impredecibles. =uido tránsito
de
en
tiempos
Está producido por la a(itación a la que se encuentra sometida la corriente de electrones desde que entra 3asta que sale del dispositivo, lo que produce una variación aleatoria irre(ular de la ener(*a con respuesta plana. =uido de intermodulación Es la ener(*a (enerada por las sumas y las diferencias creadas por la amplificación de dos o más frecuencias en un amplificador no lineal.
C&ati%aci)
o
&i*or(#&
En procesamiento di(ital de señales, la cuantificación es la desratización de un ran(o continuo de amplitudes por aproximación o truncamiento de valores. El resultado será un (rupo más reducido de amplitudes discretas. La cuantificación es el se(undo proceso dentro de la di(italización de una señal, precedido por el mue streo y se(uido por la codificación.
C)!i+os& AMI )4Altrnate #ar@ nversión4+ "ependen de un tipo de codificación que representa a los 4unos4 con impulsos de polaridad alternativa, y a los 4ceros4 mediante ausencia de pulsos. El códi(o A# (enera señales ternarias )BC 5C 9+, bipolares )B 5+, y del tipo =D o ?=D )con o sin vuelta a cero+. La señal A# carece de componente continua y permite la detección de errores con base en la ley de formación de los 4unos4 alternados. En efecto, la recepción de los 4unos4 consecutivos con i(ual polaridad se deberá a un error de transmisión. odificando los 4ceros4 con impulsos de polaridad alternativa y los 4unos4 mediante
ausencia de impulsos, el códi(o resultante se denomina pseudoternario. Los códi(os A# )inversión de marcas alternadas+ se 3an desarrollado para paliar los inconvenientes que presentan los códi(os binarios ?=D y =D )el sincronismo y la corriente continua+. El códi(o A# consi(ue anular la componente continua de la señal elctrica. Fin embar(o no resuelve la cuestión de cómo evitar la prdida de la señal de relo! cuando se env*an lar(as secuencias de ceros. Este problema lo solucionan los códi(os bipolares de alta densidad de orden ?, "%? ) i(3 "ensity %ipolar + que pertenecen a la familia de los códi(os A#, y que evitan la transmisión de secuencias con más de ? 4ceros4 consecutivos. El "%6 es un códi(o bipolar de orden 6. ?=D )?o retorno a cero+& El nivel de la señal es siempre positivo o ne(ativo. Los dos mtodos más utilizados son& ?=D5L )?on =eturn to Dero5L+& 'n volta!e positivo si(nifica que el bit es un G9H, y un volta!e ne(ativo que el bit es un G0H. ?=D5 )?on =eturn to Dero, nvert on ones+& En esta codificación el bit G0H se representa con la inversión del nivel de volta!e. Lo que representa el bit G0H es la transición entre un volta!e positivo y un volta!e ne(ativo, o al revs, no los volta!es en s* mismos. 'n bit G9H no provoca un cambio de volta!e en la señal. As* pues, el nivel de la señal no solo depende del valor del bit actual, sino tambin del bit anterior. =D )=etorno a cero+ 'tiliza tres valores& positivo, ne(ativo y cero. 'n bit G0H se representa por una transición de positivo a cero y un bit G9H se representa con la transición de ne(ativo a cero, con retorno de volta!e 9 en mitad del intervalo. %ifase )autosincronizados+ En este mtodo, la señal cambia en medio del intervalo del bit, pero no retornó a cero, sino que contin/a el resto del intervalo en el polo opuesto. ay dos tipos de codificación %ifase&
Ma c$# s t#r & 'na transición de polaridad de positiva a ne(ativa representa el valor binario
G9H, y una transición de ne(ativa a positiva
representa un G0H. #anc3ester "iferencial& ?ecesita dos cambios de señal para representar el bit G9H, pero solo G0H para representar el bit G0H. Es decir, una transición de polaridad inversa a la del bit previo, para representar el I9I y una transición i(ual para el I0I.
alternancia+. Fi no se insertaran los impulsos %, las violaciones de polaridad C del JK cero ser*an obli(atoriamente del mismo si(no.
IV.
,DB- )i(3 "ensity %ipolar 6+
El códi(o "%6 es un buen e!emplo de las propiedades que debe reunir un códi(o de l*nea para codificar en banda base& El espectro de frecuencias carece de componente de corriente continua y su anc3o de banda está optimizado. El sincronismo de bit se (arantiza con la alternancia de polaridad de los 4unos4, e insertando impulsos de sincronización en las secuencias de 4ceros4.
EUI/OS 0 MATERIA1ES"
sciloscopio
V.
DISE2O" Filtro pasa bajo 3ac$o !# ba!a 45,% 6 Ra+o -77,% a 85,%9
Los códi(os "%? )i(3 "ensity %ipolar+ limitan el n/mero de ceros consecutivos que se pueden transmitir& 5"%6 no admite más de 6 ceros consecutivos. olocan un impulso )positivo o ne(ativo+ en el lu(ar del JK cero. El receptor tiene que interpretar este impulso como un cero. -ara ello es preciso diferenciarlo de los impulsos normales que representan a los 4unos4. El impulso del JK cero se (enera y transmite con la misma polaridad que la del impulso precedente. Fe denomina por ello C 4impulso de violación de polaridad4 )el receptor reconoce esta violación porque detecta < impulsos se(uidos con la misma polaridad+. -ara mantener la componente de corriente continua con valor nulo, se 3an, de transmitir alternativamente tantas violaciones positivas como ne(ativas )CB C5 CB C5...+. -ara mantener siempre alternada la polaridad de las violaciones C, es necesario en al(unos casos insertar un impulso % 4de relleno4 )cuando la polaridad del impulso que precede a la violación C, no permite conse(uir dic3a
-ara este diseño la frecuencia de corte viene dada por la si(uiente expresión&
[email protected](Nwi@iN=es puestaTenTfrecuencia
-ara este diseño la frecuencia de corte viene dada por la si(uiente expresión&
-ara este diseño las frecuencias de corte superior e inferior vienen dadas por la si(uiente expresión&
VI.
BIB1IO'RAF:A
%.-. Lat3i, Fistemas de omunicación. Ftremler, QFistemas de comunicacionesR Diemer S $ranter, Q-rincipios de comunicaciones, sistema de modulación y ruidoR.
