Filtros Activos Con Amplificadores Operacionales

Filtros Activos con Amplificadores Operacionales Electrónica Analógica 1º Desarroll Desarrollo o de Productos Productos Electrónic Electrónicos os

Filtros Activos con A.O. • 1.- Int Introducción. • 2.2.- Filt Filtro ross Pas Pasiv ivos os.. • 3.3.- Filt Filtro ross Acti Activo voss con con A.O A.O.. • 4.4.- Bibl Biblio iogr graf afía ía bási básica ca..

Filtros Activos con A.O.

Electrónica A nalógica

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1.- Introducción. • 1.1.- Tipos de filtrado. • 1.2.- Ganancia. • 1.3.- Frecuencia de corte. • 1.4.- Orden del filtro.

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1.1.- Tipos de filtrado. • Filtro Paso Bajo.

• Filtro Paso Alto

A(dB)

A(dB)

-3

-3

f1

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f

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f1

f

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1.1.- Tipos de filtrado. • Filtro Pasa Banda.

• Filtro Para Banda

A(dB)

A(dB)

-3

-3

f1

f2

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f

f1

f

f2

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1.1.- Tipos de filtrado. • Filtro Sintonizado.

• Filtro de eliminación de frecuencia (Notch)

A(dB)

A(dB)

f1

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f

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f

f1

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1.2.- Ganancia (A). • Es la relación entre la señal de salida del filtro y la señal de entrada, ambas a la misma frecuencia. • Se suele expresar en decibelios. Ganancia:  A =

Ganancia en dB:

vS (  f  ) v E  (  f  )

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 A(dB) = 20 · log

vS (  f  ) v E  (  f  )

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1.3.- Frecuencia de corte • Suponiendo una ganancia en la banda de paso de 1 (0 dB), es la frecuencia a la que la ganancia es:  A =

1 2

=

0,707

• Expresado en decibelios:  A(dB ) = 20 · log

1 2

3,0103

= −

• En general, es la frecuencia a la cual obtenemos 3 dB menos que en la banda de paso.

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1.4.- Orden del filtro. • Cuando la frecuencia se multiplica o divide por dos, se llama octava. • Cuando la frecuencia se multiplica o divide por diez, se llama década. • Según el orden del filtro, sabemos cuanto atenúa por cada octava o cada década a partir de la frecuencia de corte. • En octavas, atenúa 6 dB/octava multiplicado por el orden del filtro. • En décadas, atenúa 20 dB/década multiplicado por el orden del filtro.

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1.4.- Orden del filtro. • Filtro de primer orden: – Atenúa 6 dB/octava ó 20 dB/década.

• Filtro de segundo orden: – Atenúa 12 dB/octava ó 40 dB/década.

• Filtro de tercer orden: – Atenúa 18 dB/octava ó 60 dB/década.

• Filtro de cuarto orden: – Atenúa 24 dB/octava ó 80 dB/década.

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2.- Filtros pasivos 2.1.- Filtro Paso Bajo.

2.2.- Filtro Paso Alto.

R

vE

C

C

vS

vE

R

vS

• Ambos son de 1er orden. • Frecuencia de corte:  f c Filtros Activos con A.O.

=

1 2 π   RC 

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2.- Filtros pasivos. • Con filtros pasivos cualquier tipo de filtro.

es

posible

realizar

• En la mayoría de los casos se produce atenuación incluso en las bandas de paso. • Por este motivo, es mejor utilizar filtros activos con A.O. si el ancho de banda y la potencia de trabajo lo permiten.

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3.- Filtros Activos con A.O. • 3.1.- Ventajas. • 3.2.- Filtros paso bajo y paso alto. • 3.3.- Filtro pasa banda. • 3.4.- Filtro para banda. • 3.5.- Filtro “Notch”.

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3.- Filtros Activos con A.O. • 3.1.- Ventajas: – Además de filtrar pueden amplificar. – Adaptación de impedancias. – Podemos controlar otros parámetros como el factor de calidad, selectividad, tipo de filtro, etc. – Existen muchos montajes distintos realización de filtros similares.

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para

la

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3.2.- Filtros P. Alto y P. Bajo de 1er orden Filtro Paso Bajo. R1

Filtro Paso Alto.

R2

R1

vS

vE

R2

vS

vE C

R3

R3

C

• Frecuencia de corte:  f c • Ganancia:  AV 

=

=

1 2 π   R3C 

  R2  1 +    R1 

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3.2.- Filtros P. Alto y P. Bajo de 2º orden Filtro Paso Bajo.

Filtro Paso Alto.

2C

R vS

vE R

vS

vE

R

C

C

C

2R

• Estas estructuras se llaman células de Sallen-Key. • Su ganancia es la unidad (0 dB). • Pueden implementar distintos tipos de filtros: Chebychev, Bessel, Butterworth. Filtros Activos con A.O.

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3.2.- Filtros P. Alto y P. Bajo de 2º orden Filtro Paso Bajo.

Filtro Paso Alto.

2C

R vS

vE R

vS

vE

R

C

C

2R

C

• Para Butterworth, la frecuencia de corte es:  f c

=

0,7071

2 π   R C  • Hay otras estructuras, llamadas células de Rauch, con las que también es posible seleccionar el tipo del filtro de 2º orden a partir de los valores de las resistencias y los condensadores. Filtros Activos con A.O.

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3.3.- Filtro Pasa Banda R2 C2 vE R1

vS

C1

Se pueden obtener por combinación de un filtro paso alto más un filtro paso bajo, conectados en serie. También hay específicas.  f ci

=

• Frecuencia de corte superior:  f cs

=

• Frecuencia de corte inferior:

• Ganancia: Filtros Activos con A.O.

 AV 

=

estructuras

1 2 π   R1C 1 1 2 π   R2C 2

 R2  R1

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3.4.- Filtro Para Banda R2 vE

C2

R1

vS

C1

 f ci

=

• Frecuencia de corte superior:  f cs

=

• Frecuencia de corte inferior:

 AV 

• Ganancia:

=

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1 2 π   R1C 1 1 2 π   R2C 2

 R2  R1

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3.5.- Filtro “Notch” C

C

R

R

vS

vE

2C

R/2

• Frecuencia de eliminación:

 f 0

=

1 2 π   R C 

• Funciona en base a la red en doble T. Filtros Activos con A.O.

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4.- Bibliografía básica. • Ferrero Corral, J.M. y Ferrero y de LomaOsorio, J.M.: “Manual de diseño de circuitos analógicos con amplificadores operacionales”. Ed. U.P.V. Valencia, 2001. • Torres Portero, M.: “Circuitos integrados lineales: sus aplicaciones”. Ed. Paraninfo. Madrid, 1992.

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