LABORATORIO FILTROS

INSTRUMENTACION enero 17 2013 INDUSTRIAL Cahuana Gómez Gustavo Antonio

INGENERIA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES

FILTROS ACTIVOS

MATERIALES Y EQUIPOS        

Circuito integrado UA 741. Condensadores de 0.033uf 0.01uf. Resistencias de 407k, 27k, 47k, 180k, 68k, 2.7k. Protoboard. Multímetro. Generador de señales. Osciloscopio.

MARCO TEORICO Un filtro activo es un filtro electrónico analógico distinguido por el uso de uno o más componentes activos (que proporcionan una cierta forma de amplificación de energía), que lo diferencian de los filtros pasivos que solamente usan componentes pasivos. Típicamente este elemento activo puede ser un tubo de vacío, un transistor o un amplificador operacional. Un filtro activo puede presentar ganancia en toda o parte de la señal de salida respecto a la señal de entrada. En su implementación se combinan elementos activos y pasivos, siendo frecuente el uso de amplificadores operacionales, que permite obtener resonancia y un elevado factor Q sin el empleo de bobinas. Existen básicamente cuatro tipos de filtros, que son: filtros pasa-bajas, pasa-altas, pasa-banda y filtros supresores de frecuencias o rechaza-banda. Los filtros pasa-bajas son aquellos que permiten el paso de las frecuencias bajas; los pasa-alto, por el contrario, sólo permiten el paso de frecuencias altas a través de ellos; a continuación están los filtros pasa-banda que solamente permiten el paso de un determinado rango de frecuencias. Un filtro pasa-bajas sólo permite el paso de señales con frecuencias menores a f1

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Un filtro pasa-altas sólo permite el paso de señales con frecuencias mayores a f1

El rango de los filtros pasa-banda evidentemente dependerá de los elementos utilizados en su construcción y por tanto se podrán seleccionar según sea más conveniente. Por último los filtros supresores de frecuencias, como su nombre indica, son capaces de atenuar o incluso eliminar frecuencias concretas.

En un filtro rechaza-banda, las señales con frecuencias comprendidas entre f1 y f2 son las únicas que no pasan El uso de los filtros se ha incrementado considerablemente en estas dos últimas décadas hasta el punto de existir volúmenes enteros dedicados a ellos.

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Esquema de un filtro pasa-banda

Como muestra puede verse un filtro activo pasa-banda básica. Los valores de los condensadores y de las resistencias, así como las características del amplificador operacional utilizado son las que van a determinar el margen de frecuencias que pueden pasar por el filtro.

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EXPERIMENTOS: PROCEDIMIENTO A EFECTUAR N°1 1. Conectar el siguiente circuitos:

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2. Ajustar el voltaje de entrada a 1Vpp y a una frecuencia de 100 Hz. 3. Variar la frecuencia del generador y completar la siguiente tabla, plateando los resultados en el grafico logarítmico(o papel logarítmico). Mantener constante el voltaje de entrada sobre este rango de frecuencias.

Frecuencia

Vo

Vo/Vi

GANANCIA(dB)

100Hz 200Hz

1.06 1.06

1.44 1.04

-3.16 -0.34

400Hz 600Hz

1.06 1.06

1.02 1.02

-0.17 -0.17

800Hz 1000Hz

1.06 1.06

0.96 0.84

-0.35 -1.51

2000Hz 4000Hz 8000Hz 10000Hz

1.06 1.06 1.06 1.06

0.64 0.54 0.36 0.19

-3.87 -5.48 -8.87 -14.42

4. ¿Cuál es el tipo de filtro activo que se ha trabajado? Podemos concluir de la gráfica que hemos trabajado con el filtro pasabajo.

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PROCEDIMIENTO A EFECTUAR N°2 1. Implementar el siguiente circuito:

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PASOS A REALIZAR:

2. Procurar ajustar el voltaje de entrada a 1.4v y a una frecuencia aproximada de 800hz. 3. Variar la frecuencia del generador hasta que el voltaje de salida (vc) alcance su máxima amplitud. medir este voltaje y determinar la ganancia de voltaje en este punto. asimismo, determinar la frecuencia en este punto. Vc= 1.1 v

Av = -3.44dB

Fc = 2,3KHz

4. Determinar las frecuencias superior e inferior a 3db midiendo las dos frecuencias a las cuales la amplitud disminuye por un factor de 0.707 de la ganancia de la frecuencia central (-3 db). para hacer esto, multiplicar la ganancia a frecuencia central medida por 0.707, y el resultado multiplicarlo por 1.4 (el voltaje de entrada) para obtener el voltaje de salida, al cual la respuesta es 3 db menor que la frecuencia central. Luego, variar la frecuencia del generador por encima y por debajo de la frecuencia central hasta que el valor pico a pico alcance el valor adecuando. anotar los valores. fo, L =1.57kHz fo, H =3.33Hz

5. Determinar: Bw= (Fo, H)– (Fo, L)= 3.33 – 1.57 = 1.76 Q=Fo/ (Fo, H)– (Fo, L) = 2.3/1.76 = 1.3

6. Reducir r2 a 1.5kohm, ajustar el voltaje de entrada a 1.0 vpp y repetir los pasos para obtener: Ganancia = -6.2dB fo, H = 3.79kHz fo, L = 1.7 KHz BW = 2.1kHz

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CONCLUSIONES  Comprobamos que la ganancia final es aprox. 3 dB de la Ganancia Máxima,  Al aplicar filtros pasabajo, podemos eliminar la presencia de ruido, ya que por lo general el ruido se ubica en las frecuencias altas.  Observamos que se pierde Potencia, pero ganamos mejor resolución en la señal por la ausencia de ruido.  Los filtros son muy usados en electrónica en general.

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