1. Facultad de Ingeniería
Practica 9
Diseño de Filtros Activos
Materia:
Laboratorio de Electrónica 3
Profesor
Ing. Alonso Hurtado
Alumno
Martínez Ortega Edgar Tomas
Matricula
177033
Mexicali, Baja California, lunes, 18 de mayo de 2009

2. Filtro analógico
Los filtros analógicos al igual que cualquier otro tipo de filtro, discriminan lo que
pasa a su través atendiendo a algunas de sus características.
Al tratarse de filtros electrónicos lo que pasa a su través son señales eléctricas
que, en el caso de los filtros analógicos, obviamente, son señales analógicas.
El parámetro por el que suelen discriminar es la frecuencia.
Tipos de filtros
Hay distintos tipos de clasificación de filtros.
• Atendiendo a la ganancia:
o Filtros pasivos: los que atenuarán la señal en mayor o menor
grado. Se implementan con componentes pasivos como
condensadores, bobinas y resistencias.
o Filtros activos: son los que pueden presentar ganancia en toda o
parte de la señal de salida respecto a la de entrada. En su
implementación suelen aparecer amplificadores operacionales.
• Atendiendo a su respuesta en frecuencia:
o Filtro paso bajo: Es aquel que permite el paso de frecuencias
bajas, desde frecuencia 0 o continua hasta una determinada.
Presentan ceros a alta frecuencia y polos a bajas frecuencia.
o Filtro paso alto Es el que permite el paso de frecuencias desde una
frecuencia de corte determinada hacia arriba, sin que exista un
límite superior especificado. Presentan ceros a bajas frecuencias y
polos a altas frecuencias.
o Filtro paso banda: Son aquellos que permiten el paso de
componentes frecuenciales contenidos en un determinado rango
de frecuencias, comprendido entre una frecuencia de corte
superior y otra inferior.
o Filtro elimina banda: Es el que dificulta el paso de componentes
frecuenciales contenidos en un determinado rango de frecuencias,
comprendido entre una frecuencia de corte superior y otra inferior.
o Filtro multibanda: Es que presenta varios rangos de frecuencias en
los cuales hay un comportamiento diferente
o Filtro variable: Es aquel que puede cambiar sus márgenes de
frecuencia
• Atendiendo al método de diseño:

3. o Filtro de Butterworth
o Filtro de Chebyshov I y Filtro de Chebyshov II
o Filtro de Cauer (elíptico)
o Filtro de Bessel
• Atendiendo a su aplicación:
o Filtro de red. Este tipo de circuito impide la entrada de ruido
externo, además impide que el sistema contamine la red, de tal
forma que se pueden utilizar fuentes analógicas y digitales o
fuentes PWM que afecten negativamente el resto del equipo.
También es posible corregir el factor de potencia ya que el circuito
reduce significativamente los picos de corriente generados por el
condensador al cargarse. El circuito consiste básicamente en un
filtro paso bajo en donde la primera bobina elimina ruido en general
(frecuencias altas), junto con los condensadores. El transformador
elimina el ruido sobrante, que los condensadores no eliminan. Al
transformador se le denomina choque de modo común. Son los
utilizados para garantizar la calidad de la señal de alimentación,
éstos tienen como objetivo eliminar ruidos tanto en modo común
como en modo diferencial.
• Otros tipos:
o Filtros piezoeléctricos. Este filtro aprovecha las propiedades
resonantes de determinados materiales como el cuarzo. Este
cristal de cuarzo se utiliza como componente de control de la
frecuencia de circuitos osciladores convirtiendo las vibraciones
mecánicas en voltajes eléctricos a una frecuencia específica. Esto
ocurre debido al efecto piezoeléctrico. En un material
piezoeléctrico, al aplicar una presión mecánica sobre un eje, dará
como consecuencia la creación de una carga eléctrica. En algunos
materiales, se encuentra que aplicando un campo eléctrico según
un eje, produce una deformación mecánica según otro eje ubicado
a un ángulo recto respecto al primero. Por las propiedades
mecánicas, eléctricas, y químicas, el cuarzo es el material más
apropiado para fabricar dispositivos con frecuencia bien controlada.
También existen filtros como el de ferrita que existe en muchos
cables. Es normal encontrárselos en las pantallas del computador.
Aquí se tiene la propiedad de presentar distintas impedancias a
alta y baja frecuencia.
o Filtros atómicos
Filtros activos

4. Como ya se sabe, entre las características que determinan a una señal eléctrica
se encuentra la frecuencia. En muchos casos, en la práctica, a través de un
circuito, puede pasar más de una señal eléctrica, es decir, pueden pasar señales
eléctricas con distinta frecuencia; sin embargo, se puede dar el caso de que en
determinadas circunstancias solo interesa única y exclusivamente una de las
señales que pueden circular por el circuito. Esta quot;selecciónquot; de una señal
eléctrica según la frecuencia que tenga es lo que hacen los filtros.
Al principio, los filtros estaban compuestos únicamente por elementos pasivos,
es decir, resistencias, condensadores e inductancias. Sin embargo, la aparición
del amplificador operacional ha traído consigo una mejora notable en la
fabricación de los filtros, ya que se ha podido prescindir de las inductancias. La
mejora conseguida con el cambio de inductancias por amplificadores
operacionales es apreciable en lo que se refiere a respuesta, aprovechamiento
de la energía (menor disipación), tamaño y peso, ya que las inductancias no se
pueden integrar en un circuito y, por tanto, son elementos discretos con un
tamaño considerable. Como desventajas de estos filtros (filtros activos RC)
frente a los filtros fabricados con elementos pasivos (filtros RLC) están las
limitaciones en los niveles de tensión y corriente y los efectos parásitos
inducidos por los elementos activos, como por ejemplo la tensión de
desplazamiento en corriente continua a la salida, la corriente de polarización en
la entrada, etc. Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones que se dan a los
filtros, las ventajas de los filtros activos RC sobre los pasivos RLC son más
numerosas; de ahí que estén tomando una importancia cada vez mayor en el
campo de la ingeniería. Los filtros activos son circuitos compuestos por
resistencias, condensadores y amplificadores operacionales, cuya finalidad es
dejar pasar a través de ellos las frecuencias para las que han sido diseñados,
eliminando por tanto el resto de las frecuencias que no interesan. Esto se
consigue atenuando o incluso llegando a anular aquellas cuya frecuencia no
está en el margen de frecuencias admisible.
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-altas, 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.

5. Un filtro pasa-bajas sólo permite el paso de señales con frecuencias
menores a f1
Un filtro pasa-altas sólo permite el paso de señales con frecuencias
mayores a f1
En un filtro rechaza banda, las señales con frecuencias comprendidas entre f1 y
f2 son las únicas que pasan

6. 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.
Esquema de un filtro pasa-banda
Como muestra puede verse un filtro activo pasa-banda básico. 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.

7. Butterwoth 6dB/octava Pasa-altos
Según la frecuencia de paso o frecuencia de corte (Fc) utilice estas formulas:
C = 4'7nf - 10nf
R = 1'000 / (2 * pi * Fc * C)
Unidades: R [Ohm], Cx [Faradios], Fc [Hz]
Butterwoth 6dB/octava Pasa-bajos
Según la frecuencia de paso o frecuencia de corte (Fc) utilice estas formulas:
R = 4'7K - 10KOhm
C = 1'000 / (2 * pi * Fc * R)
Unidades: R [Ohm], Cx [Faradios], Fc [Hz]

8. Circuitos:
Filtro Pasa Bajas
Fc= 500 Hz
Circuito simulado de un filtro pasa bajas

9. Datos obtenidos
En esta imagen se pone una frecuencia de 100 Hz con un voltaje de 4 Vpp y su
respuesta es casi la misma un voltaje de 3.92 Vpp.
En esta imagen se pone una frecuencia de 500 Hz con un voltaje de 4 Vpp y su
respuesta es por lo casi de la mitad del voltaje de entrada se obtiene un voltaje
de 2.8 Vpp.

10. En esta imagen se pone una frecuencia de 1 KHz con un voltaje de 4 Vpp y su
respuesta es un voltaje muy reducido es un voltaje de 1.75 Vpp.
Filtro Pasa Altas
Fc= 500 Hz

11. Circuito simulado de un filtro pasa altas
Resultado obtenidos
En esta imagen se pone una frecuencia de 100 Hz con un voltaje de 4 Vpp y su
respuesta es una señal de salida muy pequeña de 756mV.

12. En esta imagen se pone una frecuencia de 500 Hz con un voltaje de 4 Vpp y su
respuesta es por lo casi de la mitad del voltaje de entrada se obtiene un voltaje
de 2.45 Vpp.
En esta imagen se pone una frecuencia de 100 Hz con un voltaje de 4 Vpp y su
respuesta es casi la misma un voltaje de 3.57 Vpp.
Conclusión
Como podemos observar en este tipo de filtros pasa altas y bajas ambos
dan la mitad de su voltaje en su frecuencia de corte, cada uno con sus
propiedades uno mientras mas pequeña es su frecuencia, su voltaje da muy
parecido a su voltaje de entrado en el pasa bajas, caso contrario en el pasa
altas. Y mientras grande se la frecuencia claro sin pasarte de la frecuencia que
soporta el operacional su respuesta es muy parecida al voltaje de entrada en el
pasa altas, caso contrario en el pasa bajas.