Prctica electrnica aplicada

Electrnica aplicadaPrctica electrnica aplicadaFiltrosJorge de ZamaconaRoco Jacqueline GutierrezHctor BocanegraCristina Garca

Jorge Armando de Zamacona Montes de Oca14/05/2015

1.1 Introduccin:Como definicin de filtro tenemos que es un circuito el cual es diseado para permitir pasar una banda de frecuencias especfica mientras atena todas las seales que no sean de ese tipo de banda.Por otra parte, los circuitos pueden ser pasivos, los cuales se clasifican por contener solo resistores, inductores y capacitores, y por otro lado encontramos los filtos activos, que son los que operan con transistores o amplificadores operacionales adems de resistores, inductores y capacitores.En la actualidad se presentan cuatro tipos de filtros, los pasabajas, los pasaaltas, pasabandas y los de eliminabanda. En las siguientes graficas se muestran cmo funcionan los circuitos mostrando con lnea continua las condiciones ideales y por el contrario con lnea continua las condiciones que se daran en la realidad.1.2 Marco terico:

Pasabajas: este tipo de filtros tiene una salida de voltaje que es constante hasta una frecuencia de corte fc. El alcance de frecuencias que se consigue con los filtros se conoce como pasabandas ergo las que se atenan se pasan a llamar rechazabandas.

Pasaaltas: este tipo de circuitos atenan el voltaje de salida para todas las frecuencias inferiores a fc y despus de que esto se realice la magnitud del voltaje de salida es constante.

Pasabanda: lo que se presenta en este tipo de circuito es que se permite pasar un rango de frecuencia mientras se atenan todas las dems frecuencias.

Eliminador de bandas: este tipo de circuitos se comportan al contrario de los pasabanda, se basan en rechazar solo un rango de frecuencias dejando pasar todas las dems.

2.1 Procedimiento experimental:En este apartado lo que realizamos es analizar cmo se realizara cada uno de los filtros ya nombrados anteriormente y los elementos requeridos para montar los diversos circuitos. PASABAJAS:En cuanto al primer diseo de circuito tenemos el de pasabaja, debemos saber el voltaje de salida y la ganancia del circuito.

En la siguiente imagen se muestra como sera un circuito tipo Butterworth para un -20:

El circuito que se va a montar va a ser el siguiente y la frecuencia se va a evaluar mediante la siguiente ecuacin, sabiendo que la frecuencia de corte wc se define como la frecuencia Ei a la cual la ganancia se reduce 0.707 su valor original:

Primero se escoge una frecuencia de corte y se selecciona el capacitor c, por lo general se tiene que es entre 0.001 y 0.1 microfaradios, con esto ya sentado, se calcula R a partir de la siguiente ecuacin:

Pasamos ahora a definir como realizar un filtro de butterworth pasabajas de -40, primero, se selecciona una frecuencia de corte y se escoge C1, despus de esto sabemos que c2=2C1 y calculams R adems de rf.

Para el filtro de butterworth de pasabajas de -60 se escoge primero la frecuencia de corte y seleccionamos C3 y realizamos las relaciones c1 y c2. Una vez ya realizado esto, lo que se calcula es R con la siguiente formula.

PASAALTAS:

Para las pasaaltas de -20 el procedimiento de diseo se define como primero escoger la frecuencia de corte, despus escoger un valor conveniente de C y calcular el valor de R, una vez sabemos R, sabemos que Rf es igual.

Para el filtro de -40 escogemos la frecuencia de corte, y hacemos que C1=C2=C con un valor que nos convenga y se calcula R1 mediante la ecuacin mostrada:

Despus de haber encontrado R1, sabemos que R2 es el doble de ese valor, y Rf es igual a R1.

Para el ltimo filtro que resulta ser el de -60 se muestran las siguientes imgenes en las cuales se puede comprobar que resulta ser una mezcla de los dos circuitos analizados anteriormente, primero el de 40 y despus el de 20:

PASABANDAS:Para este tipo de circuitos debemos definir unos conceptos propios como el ancho de banda, la frecuencia de resonancia y las frecuencias de corte inferior y superior:

Tambin es necesario definir el factor de calidad que es la relacin de la frecuencia de resonancia y el ancho de banda:

Existen filtros de banda ancha y de banda angosta, los primeros es cuando Q resulta ser mayor a 1 y los de banda estrecha son cuando Q es menor a 1, cuando Q es mayor que 10 la frecuencia central es aproximadamente la media aritmtica de las frecuencias de corte.

ELIMINABANDAS:Se caracterizan por que en la entrada se introducen seales alternas de diferentes frecuencias y en la salida se extraen esas seales atenuadas en mayor o menor medida segn la frecuencia de la seal. Este tipo de filtro elimina en su salida todas las seales que contengan una frecuencia comprendida entre una frecuencia de corte inferior y otra de corte superior. Por tanto estos filtros se basan en eliminar una banda completa de frecuencias de las introducidas en su entrada.

2.2 Anlisis de los componentes:En cuanto a los componentes que vamos a utilizar en el laboratorio son: Fuente dual de voltaje: es un dispositivo el cual puede obtener voltajes regulados positivos y negativos, este tipo de fuentes resulta indispensable para el diseo de circuitos de amplificadores operacionales y otros circuitos integrados de los que se requiera una doble alimentacin.

Op ams 741: se trata del amplificador diferencial mas comn y famoso de todos, que viene en formato de mini-DIP de 8 patitas y el circuito integrado contiene 20 transistores y 11 resistencias. Este tipo de amplificadores de han convertido en una herramienta estndar para producir la amplificacin y muchas ms aplicaciones.

Resistencias: este tipo de dispositivos que son muy casuales en los circuitos elctricos, se caracterizan por la igualdad de oposicin que tienen los electrones al generar movimiento a travs de un conductor.

Generador de funciones: es un equipo el cual es capaz de generar seales variables en un tiempo determinado para ser posteriormente aplicadas sobre un circuito bajo prueba. Las ondas ms tpicas son las triangulares, las cuadradas y las senoidales, pero tambin hay casos en los cuales utilizamos las seales TTL que son utilizadas como seales de prueba o de referencia en circuitos digitales.

Otras aplicaciones que se pueden realizar a partir de este dispositivo son las de calibracin de equipos, rampas de alimentacin de osciloscopios, etc.

Osciloscopio: es un instrumento que nos permite visualizar fenmenos transitorios as como formas de ondas en circuitos elctricos y electrnicos. Esto nos permite a la vez diagnosticar con facilidad cuales son los problemas del funcionamiento.Son de los instrumentos ms verstiles que existen, ya que pueden medir un gran nmero de fenmenos, solo que requieren del transductor adecuado.

1.3 Conclusiones:Como conclusiones a las que se ha llegado despus de realizar esta prctica es que el diseo de los filtros consiste es especificar adecuadamente la respuesta deseada, esto quiere decir que es de gran importancia elegir una buena funcin de aproximacin que va a satisfacer los requerimientos y finalmente definir un circuito que permita de la forma ms simple la implementacin definitiva. Si llegara a ser el caso de que los requerimientos con los que estamos acotados no son exigentes, se podra usar el diseo simple, pero se debe tener en cuenta que el mtodo que se llegue a utilizar, va a depender totalmente de las precisiones que nos presentan los diversos circuitos.Imgenes:

1.4 Bibliografa:- Amplificadores Operacionales y Circuitos-Integrados Lineales- Teora de circuitos y de dispositivos electrnicos, Roberto L.Boylestad- Principios de electrnica, Malvino Albert Paul