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Introduccion
Un filtro es una red (circuito) formada por elementos
que tienen un comportamiento peculiar ,
dependiendo sobre
todo de la frecuencia inyectada a su
entrada, podemos
decir que la senal de salida dependera de
la amplitud y
frecuencia de la senal de entrada, dicho de
otra forma un
filtro es un dispositivo que elimina o
atenua las
frecuencias que no deseemos, de lo
contrario estas
frecuencias pueden perturbar el
funcionamiento del resto
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del circuito, como es logico cada filtro tiene
unas
propiedades tipicas que pueden ser
representadas
mediante sus correspondientes curvas
caracteristicas.Los filtros electronicos son circuitos
capaces de
discriminar frecuencias. Esto quiere decir
que actuan demodo distinto para senales oscilantes a
diferentes
frecuencias.
Cualquier combinacion de los elementos
pasivos (R, L y C)
y / o activos (transistores o amplificadores
operacionales)
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disenados para rechazar una banda de
frecuencia se denomina
un filtro. En los sistemas de
comunicaciones, se emplean
filtros para permitir el paso de las
frecuencias que
contienen la informacion deseada y
rechazar las restantes.
En los sistemas estereo, se usan filtros
para aislar bandasde frecuencia particulares con mayor o
menor enfasis,
mediante el sistema acustico de salida
(amplificador ,
altavoz, etc.). Los filtros se emplean para
eliminar las
frecuencias no deseadas, comunmente
conocidas como ruido,
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debido a las caracteristicas no lineales de
algunos
dispositivos electronicos o senales
captadas del medio
circundante.
Tipos de filtro
Atendiendo a sus componentes constitutivos,
naturaleza de las
senales que tratan, respuesta en frecuencia y
metodo de diseno,
los filtros se clasifican en los distintos grupos
que a
continuacion se indica.
• Segun respuesta frecuencia
• Filtros activos y pasivos
• Filtros analogicos o digitales
• Otros filtros
Segun respuesta frecuencia
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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.
Filtro paso alto: Es el que permite el paso de
frecuencias desde una
frecuencia de corte determinada hacia arriba, sin que
exista un limite
superior especificado. Presentan ceros a bajas
frecuencias y polos a altas
frecuencias.
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 .
Filtro elimina banda: Tambien llamado filtro rechaza
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
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otra inferior .
Filtro multibanda: Es que presenta varios rangos de
frecuencias en los
cuales hay un comportamiento diferente.
Filtro variable : Es aquel que puede cambiar sus
margenes de frecuencia.
Filtros activos y pasivos
Filtro pasivo: Es el constituido unicamente por
componentes pasivos
como condensadores, bobinas y resistencias.
Filtro activo: Es aquel que puede presentar ganancia
en toda o parte
de la senal de salida respecto a la de entrada. En su
implementacion se
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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.
Filtros analogicos o digitales
Atendiendo a la naturaleza de las senales tratadas
los filtros pueden
ser :
üFiltro analogico: Disenado para el tratamiento de
senales
analogicas.
üFiltro digital: Disenado para el tratamiento de
senales
digitales.
Otros filtros
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üFiltro piezoelectrico Es aquel que aprovecha las
propiedades
resonantes de determinados materiales como el
cuarzo.
üOtro tipo de filtro puede ser la ferrita que hay en
muchos
cables, por ejemplo en el de las pantallas de
ordenador , que
tiene la propiedad de presentar distinta impedancia a
alta y
baja frecuencia.
Etapas para el diseno de un filtro
El diseno de un filtro puede dividirse en cinco
etapas:
a) Planteo: descripcion informal del problema
b) Especificacion: reformulacion del problema
en terminos
de una serie de parametros cuantitativos
caracteristicos.
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c) Aproximacion: obtencion de una funcion de
atenuacion que
satisfaga los parametros especificados.
d) Sintesis: obtencion de un circuito que realice
la funcion
obtenida en la etapa de aproximacion.
e) Verificacion: Confirmacion del cumplimiento
de las
especificaciones funcionales y otras
condiciones de proyecto
(costo, tamano, consumo, etc.)Las etapas mencionadas no tienen una unica
solucion ni siguen
necesariamente un orden lineal o secuencial. A
menudo, al llegar
a cierto punto se comprueba que es necesario
volver atras para
modificar alguna decision previa. En algunos
casos puede ser
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preciso inclusive reexaminar el planteo o
flexibilizar algunas
especificaciones.
FILTROS
ACTIVOS Y
PASIVOS
FILTROS ACTIVOS.
Un filtro activo esta compuesto basicamente por resistencias,
condensadores y amplificadores operacionales (rara
vez se usan
bobinas). El margen de funcionamiento de un filtro
activo
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depende de las caracteristicas del amplificador
operacional
empleado, por lo que con los circuitos actuales
pueden ir
desde cero a varios Megahercios, para nuestro
estudio supera
con creces las necesidades en BF (Baja Frecuencia)
de 20 a 20.000 Hz.
Entre las principales ventajas de los filtros activos,
esta la de
poder hacerlo con la selectividad y a la frecuencia
que deseemos de
manera muy facil.
TIPOS DE FILTROS ACTIVOS
(Crossover ).
Podemos agrupar los filtros segun la banda de paso
en los siguientes
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tipos.
Segun su corte:
qFiltro pasa bajos, LPF (Low Pass Filter ).
Se tarta de un filtro que permite el paso sin
atenuacion alguna a las
frecuencias inferiores a la frecuencia de corte,
eliminando o
atenuando considerablemente todas las superiores.
q Filtro pasa altos, HPF (High Pass Filter ).
En este caso se trata de lo contrario al anterior ,
permitir el paso
sin atenuacion alguna a las frecuencias superiores ala frecuencia
de corte, eliminando o atenuando considerablemente
todas las
inferiores.
qFiltro pasa banda, PBF ( Pass Band Filter ).
Se trata de un filtro que permite el paso de una
banda, mas o menos
estrecha de frecuencias, en consecuencia todas las
frecuencias
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superiores e inferiores a las frecuencias de cortes,
seran
eliminadas o atenuadas considerablemente.
q Filtro supresor de banda, Notch.
Este filtro desempena la funcion contraria al filtro
paso de banda, es
decir elimina tan solo la frecuencia para la que hasido calculada
y permite el paso de las frecuencias superiores e
inferiores a la
frecuencia del filtro.
Segun su atenuacion:
Como hemos visto pueden tener distintas
atenuaciones 6, 12, 18, 24, 30
dB / Octava, o numero de orden 1o, 2o, 3o, 4o, 5o,
etc, conociendo la
atenuacion en dB, podemos calcular el valor de la
tension de salida,
teniendo el nivel de tension aplicada a la entrada,
esta tabla nos
puede facilitar este calculo.
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Segun su tipo.
Existen varias formulas para calcular los
componentes pasivos usados
para realizar un filtro activo, segun esto los mas
conocidos son
Butterworth, Bessel y Chebychev, ninguno de los
tres se adapta a las
caracteristicas de un filtro ideal, teniendo en cuenta
las de
ganancia constante, desfase lineal, pendiente y
oscilaciones no deseable.