Presentación utilizada para exponer los resultados de una experiencia de diseño, implementación y ensayo de Filtros Activos en la materia Electrónica Analógica de la carrera de Ingeniería Electrónica.

1. Filtros Activos Elimina Banda
Una implementación práctica
Facultad de Ingeniería – UNaM - Electrónica Analógica
Hoff, Romina A.; Krujoski, Matías G.; Statkievicz, Elías J.
Oberá, 25 de Junio de 2014

2. Filtros Activos Elimina Banda
“Rechazan una banda específica de frecuencias y dejan pasar todas las
demás”
Poseen todas las ventajas de los filtros activos, a saber:
• La incorporación de AO produce ganancia, esto impide que la señal sea
atenuada a través del filtro.
• La alta impedancia de entrada del AO evita el efecto de carga sobre la
fuente de señal.
• La baja impedancia de salida del AO impide que el filtro se vea afectado
por la carga que posee.
• Son de fácil ajuste para un amplio rango de frecuencias

3. Aplicación Práctica
Dos diseños, similar funcionalidad:
Filtro 1: eliminar el ruido de la tensión de línea en un circuito de audio.
audio y los altavocesFuente
Red
~
Reproductor
de Audio

4. Aplicación Práctica
Dos diseños, similar funcionalidad:
Filtro 2: eliminar la frecuencia de resonancia entre un amplificador de
audio y los altavoces
Reproductor
de Audio

5. Diseño de los Filtros
Diseño por software: FilterPro Desktop,Texas Instruments®

6. Especificaciones de Diseño
Filtro 1:
Ganancia estática 𝐴0 = 0 𝑑𝐵
Frecuencia central 𝑓0 = 50 𝐻𝑧
Ripple de banda 𝑅 𝑝 = 3 𝑑𝐵
Banda de paso 𝐵𝑊𝑝 = 45 𝐻𝑧
Orden 𝑛 = 2
Estimador: Butterworth

7. Especificaciones de Diseño
Filtro 2:
Frecuencia inferior
Ganancia estática 𝐴0 = 0 𝑑𝐵
Frecuencia central 𝒇 𝟎 = 𝟏𝟓 𝑯𝒛
Ripple de banda 𝑅 𝑝 = 3 𝑑𝐵
Banda de paso 𝐵𝑊𝑝 = 10 𝐻𝑧
Orden 𝑛 = 2
Estimador: Butterworth
Frecuencia superior
Ganancia estática 𝐴0 = 0 𝑑𝐵
Frecuencia central 𝒇 𝟎 = 𝟑𝟓 𝑯𝒛
Ripple de banda 𝑅 𝑝 = 3 𝑑𝐵
Banda de paso 𝐵𝑊𝑝 = 10 𝐻𝑧
Orden 𝑛 = 2
Estimador: Butterworth

8. Resultados de diseño
Filtro 1: topología Multiple Feedback

9. Resultados de diseño
Filtro 1: topología Sallen-Key

10. Resultados de diseño
Filtro 2: topología Sallen-Key
𝑓0 = 15 𝐻𝑧 𝑓0 = 35 𝐻𝑧

11. Resultados de diseño
Filtro 2: topología Multiple Feedback
𝑓0 = 15 𝐻𝑧
𝑓0 = 35 𝐻𝑧

12. Diseño del circuito para ensayo
Esquema de operación propuesto
Filtro 1
Reproductor
de Audio
Filtro 2
circuito

13. Diseño del circuito para ensayo
Filtro 1: ambas topologías
2
1
3
117
U1:A
RC4136
13
14
12
U1:D
RC4136
VCC-VCC+
R13
1K
R9
1.2k
R8
2.2k
R7
10k
R6
10k
R5
10k
R12
1.8k
R10
3.3k
R11
3.3k
R4
6.8k
R1
3.3k
Vin
R2
2.2k
R3
1K
JP9
JUMPER
JP8
JUMPER
JP5
JUMPER
JP4
JUMPER
JP2
JUMPER
JP3
JUMPER
Vin
JP7
JUMPER
JP1
JUMPER
JP6
JUMPER
JP10
JUMPER
cascada
Vout
PP3
PIN
C8
1u
C2
1u
C4
1u
C1
1u
C6
2u
C3
0.1u
C13
0.1u

14. Diseño del circuito para ensayo
Filtro 2: ambas topologías, MFb con Frecuencia central ajustable
5
6
4U1:B
RC4136
9
8
10
U1:C
RC4136
R26
1K
R22
1.8k
R21
2.2k
R20
10k
R19
10k
R18
10k
R25
3.9k
R23
8.2k
R24
8.2k
R17
33k
R14
18k
Vin
R15
560
R16
1K
JP18
JUMPER
JP17
JUMPER
JP15
JUMPER
JP14
JUMPER
JP12
JUMPER
JP13
JUMPER
Vin
JP16
JUMPER
JP11
JUMPER
Vout
cascada
RV15K
C12
1u
C5
1u
C7
1u
C9
1u
C10
2u

15. Diseño del circuito para ensayo
Circuito terminado

16. Diseño del circuito para ensayo
Circuito terminado

17. Resultados experimentales
Filtro de ruido de 50 Hz
10
1
10
2
-30
-20
-10
0
10
f [Hz]
Mg[dB]
MFB
Sallen-Key
10
1
10
2
0
50
100
150
f [Hz]
Fase[grados]
MFB
Sallen-Key
Filtro 50 Hz

18. Resultados experimentales
Filtro de Subwoofer
10
1
10
2
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
f [Hz]
Mg[dB]
MFb wmin
MFb wmed
MFb wmax
Sallen-Key
10
1
10
2
0
50
100
150
200
f [Hz]
Fase[grados]
MFb wmin
MFb wmed
MFb wmax
Sallen-Key
Filtro Subwoofer

19. Conclusiones
En general, los filtros diseñados se desempeñan según las especificaciones; a
pesar del faltante de capacitores no polarizados.
Resultó una experiencia muy enriquecedora la tarea de diseñar el conjunto de
filtros configurables mediante un juego de jumpers.
Gracias a los resultados obtenidos, se determina que la topología Multiple
Feedback presenta mayor versatilidad de calibración mediante elementos
circuitales sencillos, como los presets. Sin embargo, cabe destacar la menor
cantidad de componentes requeridos por la topología Sallen-Key.
Es menester resaltar que, todos los filtros ensayados ofrecieron una atenuación
superior a la de diseño; considerando este aspecto muy satisfactorio.
En cuánto al software utilizado en el diseño de los filtros, se resalta su usabilidad
y versatilidad; tomándolo así como herramienta referente para futuros
trabajos.