Objetivos

General:Se tiene por objeto diseñar, simular y ensayar filtros activos de primer orden, con los elementos disponibles en el laboratorio de señales biomédicas.

Particulares: Simular los circuitos propuestos.(filtros de primer orden activos) Verificar en el osciloscopio la frecuencia de corte calculada. Comparar resultados ideales con reales.

Palabras claves

Filtros Frecuencia de corte Ancho de banda Primer orden. Activo

Introducción

En los sistemas de medición de señales biológicas tales como ECG (electrocardiógrafos), EMG( electromiografos), EEG( electroencefalógrafos ),se emplean filtros analógicos por su selecto ancho de banda y su capacidad de amplificar las pequeñas señales biológicas.

Además es la mejor manera de eliminar los ruidos provocados por las interferencias de varias señales involucradas en el ambiente. Para esto se utilizaran filtros activos de primer orden, (pasa altos, pasa bajos y pasa banda).

Materiales y métodos

Filtro pasa bajos

Materiales

Resistencias: 1 k ohm, 10 k ohm, Capacitor: 100 nF Operacional: tl082

Método

Se utilizó el siguiente circuito

Filtro pasa bajo.

G=−RR1

=−10[k Ω ]

1[k Ω ]=10

fc= 12πRC

→C= 12π (10 [k Ω ] )∗(125 [hz ] )

=127 [nF ]

Se adoptó C=125 [nF ]

Para el ensayo del filtro de una fc= 125 Hz , se alimentó con una señal senoidal de 500mV y se procedió a realizar el barrido de frecuencias.

Filtro pasa alto

Materiales Resistencias:112k ohm ,1M ohm Capacitor:47nF Operacional:tl082

Métodos

Se realizó el siguiente circuito

Filtro pasa alto.

Pasa altos:

G=−R1

R=

1 [MΩ ]112 [k Ω ]

=8.9

La frecuencia de corte :

f c=1

2πRC→C=47 [nF ]

Se alimentó con una señal senoidal de 500m V Fc=30Hz Se realizó el barrido de frecuencias Ganancia=10 veces

Filtro pasa banda

Materiales

Resistencias:10K ohm, 2Kohm Capacitor: Operacional:tl082

Métodos

Se empleó el siguiente circuito

Filtro pasa banda.

Se adoptó R1=10[k Ω ], R2=2[k Ω ].

G=−R1

R2=10

f ci=1

2π R2C2→C2=16 [μF ]→Su valor normalizado fueC2N=15 [μF ]

f cs=1

2π R1C1→C1=127 [nF ]→C1=150 [nF ]

Usamos el procedimiento anterior Fci=10Hz, Fcs=125Hz

RESULTADOS

Los resultados que se obtuvo en el filtro pasa banda fueron:

Pasa bandaFrecuencia [Hz]

Tensión de salida [V]

5 2,137 2,75

10 3,4115 4,0420 4,3430 4,5440 4,5250 4,4260 4,370 4,1180 3,9590 3,8

100 3,6105 3,55110 3,45120 3,3125 3,2130 3,15140 3180 2,5200 2,3

Los resultados que se obtuvo en el filtro pasa bajo fueron:

Pasa bajosFrecuencia[HZ] Tensión de salida[v]

10 4,420 4,450 4,460 4,270 480 3,890 3,8

100 3,7105 3,6110 3,5115 3,45120 3,4125 3,35130 3,2

Los resultados que se obtuvo en el filtro pasa alto fueron:

Pasa altosFrecuencia[Hz] Tensión de salida[v]

10 1,415 1,920 2,525 2,830 3,235 3,440 3,645 3,850 3,955 460 4,165 4,180 4,2

100 4,2

Discusión y conclusión

En el ensayo de los filtros se observó variaciones en la exactitud y precisión de la frecuencia de corte calculada. Esto se debió a diferentes factores:

Errores de la tolerancia con respecto al valor de los componentes. Error de redondeo al utilizar los valores normalizados de los mismos. La falta de precisión en la toma de mediciones causada por la utilización de osciloscopio analógico

(error de medición del usuario).

Como se observa en la tabla del Tabla 1, los errores con respecto a las frecuencias de corte ideal son inferiores al 20%, lo cual es aceptable.

Tabla 1Filtro Frecuencia de corte ideal[Hz] Frecuencia de corte medida[Hz] Error(relativo)[%]

Filtro pasa alto 30 27 10Filtro pasa bajo 125 130 4Filtro pasa banda Fci=10 Fcs=125 Fci=8 Fcs=125 20 0

Por último se desea resaltar la importancia de la utilización de los filtros, ya que serán requeridos para trabajos posteriores. Así como también la correcta utilización de software para la simulación de los circuitos.