UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
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1. OBJETIVOS Hallar experimentalmente la respuesta en frecuencia de los filtros pasa bajo, pasa alto y ancho de banda.
2. MATERIALES
Osciloscopio 25MHz, 5mV/dIv Generador de señales Filtros R 1=10k, C1=0.04uF, R 2=1k, C2=0.1uF
3. ELABORACIÓN DE RESULTADOS 3.1. Según los datos obtenidos dibuje d ibuje el gráfico de la respuesta en frecuencia de cada uno de los filtros. 3.1.1. Filtro pasa bajo
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3.1.2. Filtro pasa alto
3.1.3. Filtro pasa banda
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3.2. Calcule el ancho de banda para cada uno de los filtros. De los datos obtenidos en la experiencia, podemos calcular el ancho de banda usando la siguiente formula: BW = F2-F1 Donde:
F2 = Frecuencia de corte superior. F1 = Frecuencia de corte inferior.
Luego, aproximando en las gráficas obtenemos: FILTRO PASA ALTA
FILTRO PASA BAJA
BW = (1000 – 200)
BW = (5000 – 200)
BW = 800
BW = 4800
FILTRO PASA BANDA
BW = (17000 – 500) BW = 16500
4. CUESTIONARIO 4.1. Diferenciar entre un filtro pasa banda y un filtro elimina banda. Un filtro pasa banda es un filtro electrónico que deja pasar un determinado rango de frecuencias de una señal y atenúa el paso del resto. Mientras que un filtro elimina banda no permite el paso de señales cuyas frecuencias se encuentren comprendidas entre las frecuencias de corte superior e inferior.
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4.2. Definir frecuencia de corte, ganancia, ancho de banda y relación de señal/ruido. 4.2.1 Frecuencia de corte: La frecuencia, bien por arriba o bien por debajo de la cual el nivel de salida de un circuito, tal como una línea, amplificador o filtro se reduce por un factor de "raíz de dos partidos de dos" al valor de - 3 dB = 50% de la potencia respecto al nivel de referencia de 0 dB = 100%. 4.2.2 Ganancia: Es la relación entre el voltaje de la salida y el voltaje de entrada en un circuito electrónico. 4.2.3 Ancho de banda: Es el rango de frecuencias en las cuales la salida se mantiene constante. 4.2.4: Relación señal/ruido: se define como la proporción existente entre la potencia de la señal que se transmite y la potencia del ruido que la corrompe. Este margen es medido en decibelios.
4.3. Qué consideraciones tomó en cuenta en el diseño de su filtro.
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Lo primero que se tuvo en consideración fueron las frecuencias a las cuales decidimos dejar pasar y a cuáles bloquear. Para esto, tuvimos que determinar un punto medio al cual tomáramos de referencia. Puesto que la frecuencia de corte es determinada por los valores que le otorguemos a los componentes del filtro, era cuestión de elegir los valores adecuados para lograr el diseño deseado. Un factor que también tuvimos que tener en consideración para el diseño de nuestro filtro fue la decisión de tomar valores comerciales o bien cercanos a estos valores. No podíamos simplemente elegir los valores que se nos antojara, puesto que chocaríamos con una gran barrera al caer en la cuenta de que estos valores no son comerciales y no son fabricados. Un factor que no fue tan determinante, pero si es para tener en cuenta al momento de realizar trabajos a futuro, fue la de escoger el material de los componentes. Esto se realiza teniendo como referencia una potencia con la cual se trabajaría. En el caso Página 4
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de la experiencia en el laboratorio, esto no fue de tanta importancia, pero si fue algo que debemos de tener en consideración.
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4.4. Después de realizado el cálculo (diseño) tomó en cuenta valores estandarizados de las resistencias y condensadores, indicar los valores teóricos y estandarizados.
4.5. En qué influye el orden de un filtro, dar ejemplos. El orden de un filtro describe el grado de aceptación o rechazo de frecuencias por arriba o por debajo, de la respectiva frecuencia de corte. Un filtro de primer orden, cuya frecuencia de corte sea igual a (F), presentará una atenuación de 6 dB en la primera octava (2F), 12 dB en la segunda octava (4F), 18 dB en la tercera octava (8F) y así sucesivamente. Si queremos conocer la pendiente de atenuación del filtro cuando disponemos de la relación de frecuencias en términos de décadas (10F), la correspondencia es de 20 dB/década para primer orden, 40 dB para segundo, etc. (siempre representado en escala logarítmica).
4.6. Presentar los datos y gráficos del osciloscopio.
FILTRO PASA BAJA
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FILTRO PASA ALTA
FILTRO PASA BANDA
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4.7. Analizar los resultados de cada filtro.
5. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES Conclusiones
Pudimos comprobar el actuar de cada filtro (pasa bajas, pasa altas, pasa bandas), no mediante un diagrama de Bode, más si con las mediciones hechas con el osciloscopio. Corroboramos en cada caso los efectos de aumentar o disminuir el tamaño de los valores de los componentes pasivos usados. Alternando las formas de las señales, comprobamos que las respuestas frente a los filtros eran los mismos y por lo tanto independientes de si eran cuadradas o senoidales. Asociamos los filtros pasaaltas con los amplificadores conformados por transistores; debido al uso que tienen estos para determinar las frecuencias de corte bajas. Asociamos el desempeño de estos filtros en la industria y su utilidad en el área de creación y diseño de fuentes de alimentación.
Observaciones
Es recomendable revisar los cables de entrada del osciloscopio ya que algunos pueden estar dañados. Usar entradas de voltaje pequeños para analizar la respuesta en frecuencia de modo que no pueda ocasionar daños a los componentes del circuito. El osciloscopio puede mostrarnos el desfasaje entre la señal de entrada y la de salida.
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