Que son los Analisis de Filtros

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en serie conectado a una fuente de tensión de corriente alterna, se presenta que: En el condensador existirá una reactancia capacitiva dada por: XC= 1/2pfC, Por otro lado la bobina definida por: XL=2p fL

En la figura anterior puede apreciarse el circuito “>” resonante serie. Si se utilizase algún software de simulación matemático (utilizando la función de transferencia de voltaje) o de circuitos, podría observarse que el comportamiento del circuito es idéntico al de un filtro pasa banda (observando la tensión de salida), permitiendo el paso a las frecuencias cercanas a la de resonancia mientras que atenúa a las que se encuentran fuera de ésta, si bien podrían exponerse gráficas y ecuaciones para explicar el comportamiento, un análisis conceptual es de mayor utilidad para entender el funcionamiento de este circuito.

A frecuencias muy bajas (menores a la de resonancia), el capacitor posee una impedancia muy alta (ya que la frecuencia es inversamente proporcional con la impedancia del capacitor), provocando que la tensión de salida sea muy baja al estar en serie con la fuente de señal. La bobina se sabe que poseerá una impedancia muy baja para las bajas frecuencias, por lo cual su impedancia será despreciable frente aquella del capacitor en dicho rango. En las frecuencias altas (mayores a la de resonancia), la bobina presentará una impedancia alta, no así el capacitor, por lo que en ese caso la tensión de salida sigue siendo baja, pero gracias a la impedancia serie que presenta la bobina. Cuando la frecuencia es la de resonancia, las impedancias de la bobina y el capacitor son iguales en magnitud y opuestas en signo (defasaje de 180º) lo que provocará la cancelación del efecto de ambas, “cortocircuitando” la entrada y la salida. En este caso, la tensión de salida es máxima e igual a la de la entrada.

El ancho de banda del filtro será el corte por los 3dB y disminuirá a medida que el factor de calidad (conocido como Q) aumente, haciendo al filtro más selectivo

FILTROS PASIVOS PASABAJO

Cualquier combinación de elementos pasivos (R, L y C) diseñados para dejar pasar una serie de frecuencias se denominan un filtro. En los sistemas de comunicaciones se emplean filtros para dejar pasar solo las frecuencias que contengan la información deseada y eliminar las restantes.

Los filtros son usados para dejar pasar solamente las frecuencias que pudieran resultar ser de alguna utilidad y eliminar cualquier tipo de interferencia o ruido ajeno a ellas.

Existen dos tipos de filtros:

FILTROS PASIVOS: son aquellos tipos de filtros formados por combinaciones serie o paralelo de elementos R, L o C.

LOS FILTROS ACTIVOS: son aquellos que emplean dispositivos activos, por ejemplo los transistores o los amplificadores operacionales, junto con elementos R L C.

En general se tienen los filtros de los siguientes tipos:

Pasa altas

Pasa bajas

Pasa bandas

Para cada uno de estos filtros existen dos zonas principales las cuales son llamadas Banda de paso y la banda de atenuación.

En la banda de paso, es donde las frecuencias pasan con un máximo de su valor, o hasta un valor de 70.71% con respecto a su original (la cual es la atenuación de –3 dB)

FILTRO PASA BAJAS:

Es el primer filtro que se tiene, su funcionamiento es a base de un capacitor y resistencia, este filtro tiene la siguiente configuración:

Su funcionamiento es el siguiente:

El capacitor se comporta como una resistencia dependiente de la frecuencia por la relación de :

Es decir, para frecuencias muy bajas el capacitor (por la regla de división de voltaje) al ser una resistencia muy alta, consume todo el voltaje, si s e conecta la salida en paralelo al capacitor se tendrá el máximo de voltaje a la salida.

Conforme aumentemos la frecuencia de la fuente el capacitor disminuye su impedancia, con lo que el voltaje que disipa disminuye, hasta tender a cero.

Este tipo de filtro tiene una grafica de respuesta en frecuencia:

En cualquier frecuencia se puede determinar la salida de por medio de la regla divisora de voltaje:

O para expresarlo en magnitud y en fase:

Separando en magnitud y fase

Entonces la magnitud queda expresada como:

A un ángulo de fase :

La frecuencia de corte se define como el punto de Vo=.7071Vi

Sustituyendo obtenemos que:

FILTRO PASA-ALTAS:

Este es el segundo de los filtros pasivo, el único cambio que presenta es la conexión de la salida, la cual en vez de tomarse del capacitor se toma de la resistencia lo cual nos provoca que en vez de dejar “pasar” las frecuencia bajas pasen las frecuencias altas.

Circuito:

Como ya se menciono el circuito físicamente es igual que el anterior, solamente la salida se toma de la resistencia.

Explicación, cuando la frecuencia es demasiado baja, el voltaje se consume casi en su totalidad en el capacitor, el cual se comporta como una impedancia de valor muy alto, por lo que en la salida no se tiene casi voltaje, cuando la frecuencia aplicada es aumentada se tiene que el valor de la impedancia representada por el capacitor disminuye hasta que casi no consume voltaje, y la mayoría del voltaje se tiene a la salida.

Grafica de salida:

Estos dos filtros tienen un valor llamado frecuencia de corte, la cual es el valor de la frecuencia a partir del cual se considera