p6 caguana galvez filtrospasivos

7/30/2019 p6 Caguana Galvez Filtrospasivos

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PREPARATORIO FILTROS PASIVOS

Milton GálvezJavier Caguana

Escuela Politécnica del EjércitoCarrera de Ingeniería Mecatrónica

Laboratorio de Circuitos Eléctricos II

Objetivos generales:

Diseñar un circuito pasa banda pasivo así como un circuitos pasa bajos pasivonetamente capacitivos con las frecuencias de corte dadas

Objetivos específicos:

Analizar y construir circuitos a partir de requerimientos específicos y los cálculosrealizados previamente.

Utilizar el osciloscopio en un circuito pasa bandas y pasa bajos pasivo netamentecapacitivo.

Realizar las respectivas simulaciones en multisim 11.

DESARROLLO DEL PREPARATORIO

1) Diseñar un filtro pasa bajo con frecuencia de corte de 1kHz y netamente capacitivo

resistivo, con una resistencia de generador de 50 ohm y una resistencia de carga de 10KΩy una fuente sinusoidal de 1 Vpp



Para que las impedancias sean iguales, se debe cumplir que:

Si escogemos un capacitor equivalente de

Procedemos a realizar la Función de transferencia H(s):

Siendo √ ;

TABLA DE VALORES DE PASA BAJOS

FRECUENCIA [kHZ] Vi Vo G(V) fase

0

1Vpp

0,465 1 0

10 0,465 5,33E-03 -10,67

100 0,463 2,65E-03 -20,65

250 0,452 1,76E-03 -29,48

500 0,419 1,32E-03 -37,01

750 0,377 1,06E-03 -43,4

1000 0,335 8,80E-04 -44.864

1250 0,297 7,50E-04 -52,84

1500 0,264 6,60E-04 -56,44

1750 0,237 5,80E-04 -59,48

1800 0,232 5,31E-04 -62,05

2000 0,214 4,80E-04 -64,25

Realizamos el diagrama de Bode en MATLAB:



Procedemos a simular el circuito en MULTISIM:



Diagrama de Bode del circuito



2) Diseñar un filtro pasa banda con frecuencias de corte de 1KHz y 2KHz, la fuente deexcitación de 1Vp tiene una impedancia interna de 50 ohm, y el circuito se conectará a unacarga de 10Kohm

Diseño de un filtro “pasa-banda” pasivo:

Si la frecuencia de corte en el pasa-altos es de

Nota: Este será el valor más aproximado de nuestra capacitancia



Si las impedancias son iguales tenemos que

(valor comercial de mi resistencia)

Y decimos que:

Y además en la primera rama del circuito tenemos que :

Pero

entonces

(valor comercial de mi resistencia

Sacamos la Función de transferencia T(s):



Para el circuito, aplicamos LKV en las 3 mallas para obtener la función de transferencia del

circuito.

LKV en la malla abdda:

( )

(1)

LKV en la malla bcddb:

( )

(2)

LKV en la malla ccddc:

( )

(3)

EL voltaje de salida sera:

Despejandos ,y la reemplazo en 3

( )

Despejando , en la ecuación 5 y la reemplazamos en la 2

Igualamos nuestras dos ultimas ecuaciones para obtener nuestra función de

transferencia



DIAGRAMAS MATLAB

SIMULACIONES EN MULTISIM

FRECUENCIAS DE CORTE



Circuito pasa-banda.



SIMULACIONES CON OSCILOSCOPIO

A frecuencias menores que la de Corte 1

A la frecuencia de Corte 1 = 1 Khz



A la frecuencia de Corte 2 = 2 Khz

A frecuencias menores que la de Corte 2



0,5

Frecuencia (Hz)

0 0

10 0,00571029

100 0,05598931

250 0,12737707

500 0,19862441

750 0,22721872

1000 0,23470972

1250 0,23218017

1500 0,22481465

1750 0,21520198

1800 0,21314442000 0,20472099

2100 0,20046851

2225 0,19517899

2350 0,18996013

3000 0,16489158

4000 0,13445801

10000 0,05983154

3) Responda:



a. Cuál son las características de los filtros pasivos: pasa bajos, pasa altos, pasabando y supresores de banda

FILTROS PASA ALTOS

Un filtro pasa-alta permite el paso a través del mismo de todas las frecuencias superiores a sufrecuencia de corte sin atenuación. Las frecuencias por debajo del punto de corte seránatenuadas. Como la frecuencia por debajo del punto de corte se reduce, esta atenuación,definida en db por octava, se incrementa. Los filtros pasa-alta estándares siguen incrementosde 6 db por octava, así los filtros de 6 DB, 12 DB, 18 DB y 24 DB por octava son comunes.Debe observarse que cuanto mayor es la pendiente de atenuación, mayor es eldesplazamiento de fase dentro de la banda de paso.

FILTROS PASA-BAJA

Un filtro pasa-baja tiene las mismas características que uno pasa-alta con la excepción de quepermite el paso de las bajas frecuencias sin alterarlas en lugar de las altas.Estos componentes no se encuentran tan comúnmente como los filtros pasa-alta, pero todavía

se encuentran extensamente en sistemas de sonido. Estos filtros se construyen en equiposdigitales y son por lo tanto inaccesibles para su ajuste. Sus efectos en el sonido pueden ser audibles en equipos de baja calidad debido al severo desplazamiento de fase y a la altainclinación de la pendiente.

FILTROS PASA-BANDA

Un filtro pasa-banda deja el paso sin cambios a la porción central de una señal, en el dominiode las frecuencias, rechazando las contiguas.Un problema inherente en este tipo de filtro se conoce comúnmente como "ringing". Esto es "latendencia de un filtro a resonar en su frecuencia natural cuando es excitado por un pulso deonda senoidal en esa frecuencia". Este efecto está presente en cierto grado en todos losecualizadores pero está a un nivel bastante bajo que se enmascarará por el resto de la señal.

FILTROS RECHAZA-BANDA

Este filtro, al contrario que el pasa-banda, selecciona una frecuencia específica y la atenúamientras que deja todas las demás inalteradas.

b. Qué aplicaciones tienen los filtros pasivos?. Indique al menos 5 aplicaciones.

MODULACIÓN AM

La modulación AM cosiste básicamente en modular o variar la amplitud de la señal mensaje

para luego ser transmitida. El proceso de modulación y demodulación AM básico (AM-DSB), semuestra en La figura 1 y en la figura 2 se muestran las señales en el tiempo y en la frecuencia,durante todo el proceso de transmisión AM.



Fig Modulaciòn DSB-AM

En la modulación de doble banda lateral (DSB), se usa un filtro pasabajas en el proceso dedemodulación.

FUENTES DE ALIMENTACION

La Fig. 1.13(a) muestra un ejemplo de filtro pasivo, construido por una interconexión debobinas, resistencias y condensadores. En particular, la figura muestra un filtro paso de baja.Hasta bien entrados los años 60 este tipo de filtros se usó de modo predominante, aunquepresentaba el inconveniente de ocupar mucho espacio para aplicaciones de audio, debido altamaño de las bobinas. Además, la reproducibilidad del circuito es pobre, haciendo necesario elmanufacturado manual y la selección por medidas.Los elementos son poco sensibles por lo que pueden conducir altas intensidades, son muyusados aún en la actualidad en el diseño de fuentes de alimentación.

http://rodas.us.es/file/c98d9eba-2b92-0a5a-5d1b-a4b71a6f29c2/2/tema1_SCORM.zip/pagina_09.htm#fig1_13


http://2.bp.blogspot.com/_Lz_ZMehnALE/TI6DBwnSY3I/AAAAAAAAAAU/J7Ko-3u9kXs/s1600/DSB-AM-SE%C3%91ALES.bmp

http://1.bp.blogspot.com/_Lz_ZMehnALE/TI6CiWn7q2I/AAAAAAAAAAM/9ugZ9LcRyW4/s1600/DSB-AM.bmp




FILTROS PIEZOELÉCTRICOS

Este filtro aprovecha las propiedades resonantes de determinados materiales como el cuarzo.

Este cristal de cuarzo se utiliza como componente de control de la frecuencia de circuitososciladores convirtiendo las vibraciones mecánicas en voltajes eléctricos a una frecuenciaespecífica. Esto ocurre debido al efecto piezoeléctrico. En un material piezoeléctrico, al aplicar una presión mecánica sobre un eje, dará como consecuencia la creación de una cargaeléctrica. En algunos materiales, se encuentra que aplicando un campo eléctrico según un eje,produce una deformación mecánica según otro eje ubicado a un ángulo recto respecto alprimero. Por las propiedades mecánicas, eléctricas, y químicas, el cuarzo es el material másapropiado para fabricar dispositivos con frecuencia bien controlada.

FILTRO DE RED

Este tipo de circuito impide la entrada de ruido externo, además impide que el sistemacontamine la red, de tal forma que se pueden utilizar fuentes analógicas y digitales o fuentesPWM que afecten negativamente el resto del equipo. También es posible corregir el factor depotencia ya que el circuito reduce significativamente los picos de corriente generados por elcondensador al cargarse. El circuito consiste básicamente en un filtro paso bajo en donde laprimera bobina elimina ruido en general (frecuencias altas), junto con los condensadores. Eltransformador elimina el ruido sobrante, que los condensadores no eliminan. Al transformador se le denomina choque de modo común. Son los utilizados para garantizar la calidad de la

señal de alimentación, éstos tienen como objetivo eliminar ruidos tanto en modo común comoen modo diferencial.

http://www.ecured.cu/index.php/Transformador

http://www.ecured.cu/index.php/Transformador



TRANSMISOR DE RADIO CONTROL

Un transmisor no es otra cosa que un circuito encargado de enviar de alguna manera lainformación que es aplicada en su entrada a través de un medio hacia un receptor remoto. Nohace ninguna interpretación de la señal que tiene en la entrada, solo se encarga de enviarla de

manera eficiente a través del medio para el cual fue diseñado.Por si en mi burda definición de más arriba no queda claro que hace el circuito transmisor enun radiocontrol, lo explicamos en términos de la electrónica del radiocontrol.En un equipo de radiocontrol el transmisor recibe información de una etapa anterior llamadacodificador o generador de señal base de r/c, a partir de ahora lo llamaremos simplementecodificador ya que es más simple. Esta señal electrónicamente modula la salida deradiofrecuencia que es propia del transmisor. El transmisor consta generalmente de unoscilador, unas etapas amplificadoras de señal y por ultimo un filtro.El filtro es la ultima etapa en el transmisor de radiocontrol donde el objetivo es limpiar la señalde radio de cualquier espurea y de esta manera reducir las posibles interferencias hacia losdemás equipos de R/C. Un filtro típico de radiofrecuencia consiste en una red de bobinas ycapacitores.

BIBLIOGRAFIA

1. Laboratory Exercises in Classical Field Theory – H.A. Attawer – Am. J. Phys. 36,672(1968).

2. http://www.df.uba.ar/~sgil/web_fisicarecreativa/informes/infor_em/rlc-interf_uf2k1.pdf 3. http://www.info-ab.uclm.es/labelec/Solar/Otros/Audio/html/filtros.html4. http://grupo5sys2mcj.blogspot.com/2010/09/aplicaciones-de-los-filtros-en-las.html5. http://www.ecured.cu/index.php/Filtro_electr%C3%B3nico6. http://www.e-radiocontrol.com.ar/?Documentacion:Transmisor

http://www.df.uba.ar/~sgil/web_fisicarecreativa/informes/infor_em/rlc-interf_uf2k1.pdf

http://www.df.uba.ar/~sgil/web_fisicarecreativa/informes/infor_em/rlc-interf_uf2k1.pdf

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