7/27/2019 GuiaLAB 4pasaban ELEC III [1]

1/7

LAB. DE ELECTRNICA III EXP.4

ING .CIP Gonzales Cisneros C. Ivn PAGINA 1

Laboratorio de Electrnica III

EXPERIMENTO N 4

FILTROS ACTIVOS: PASA BAJO, PASA BANDA Y PASA ALTO.

1.-Objetivo:- Comprobar las caractersticas y funcionamiento de los filtros activos utilizando elAmplificador Operacional.-Comprobar las respuestas de frecuencia as como su ganancia para los filtros pasa bajo, pasaalto y pasa banda.-Verificar las frecuencias de corte superior e inferior as como las frecuencias de atenuacin.

2.-Material:- 1 Amplificador Operacional LM741--- 2 Condensadores de 10 nf y 100 nf.- Protoboard- Multmetro.- Fuente de voltaje.- Un par de cables con banana y cocodrilo- Osciloscopio y dos sondas para osciloscopio- Generador de funciones y sonda para generador

IntroduccinExisten 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 amplificadoresoperacionales, junto con elementos R L C.

Segn su respuesta en frecuencia , los filtros se pueden clasificar bsicamente en cuatrocategoras diferentes:Filtro pasa bajos: Son aquellos que introducen muy poca atenuacin a las frecuencias que son

menores que una determinada, llamada frecuencia de corte. Las frecuencias que son mayores

que la de corte son atenuadas fuertemente.Filtro pasa altos: Este tipo de filtro atena levemente las frecuencias que son mayores que lafrecuencia de corte e introducen mucha atenuacin a las que son menores que dicha frecuencia.

Filtro pasa banda: En este filtro existen dos frecuencias de corte, una inferior y otra superior.Este filtro slo atena grandemente las seales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia decorte inferior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior. Por tanto, slo

permiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar.Filtro elimina banda: Este filtro elimina en su salida todas las seales que tengan una

frecuencia comprendida entre una frecuencia de corte inferior y otra de corte superior. Por tanto, estos filtros eliminan una banda completa de frecuencias de las introducidas en suentrada.

7/27/2019 GuiaLAB 4pasaban ELEC III [1]

2/7

LAB. DE ELECTRNICA III EXP.4

ING .CIP Gonzales Cisneros C. Ivn PAGINA 2

Procedimiento N 1Implementar el siguiente circuito. Haga un barrido de las frecuencias y antelo

en la tabla .Utilice 1 Vpp. Dibuje dicha respuesta.Verifique la frecuencia de corte:

Fc= 1 / (2x 3,14x 2,2 K x 100nF) = 725Hz

FILTRO PASA ALTO

R f = 10K R i = 2.2 K Ci = 100 nF

Vo=4.5 ideal

Tabla 1filtro pasa alto

V=1vR=2.2k C=100nF

F [Hz]

10 200mvpp

50 380mvpp

100 724mvpp

300 1.9vpp

500 2.7vpp

725 3.3vpp

1K 3.7vpp

2K 4.24vpp

5K 4.44vpp

10K 4.44vpp

50K 4.40vpp

100K 3.52vpp

7/27/2019 GuiaLAB 4pasaban ELEC III [1]

3/7

7/27/2019 GuiaLAB 4pasaban ELEC III [1]

4/7

LAB. DE ELECTRNICA III EXP.4

ING .CIP Gonzales Cisneros C. Ivn PAGINA 4

Cuestionario

1.- Explique el funcionamiento de un filtro elimina banda

Un filtro rechaza banda elimina una rango de frecuencias entre dos valores f1-f2un filtro rechaza banda funciona mediante la combinacin en paralelo de un filtro pasa bajas,un filtro pasa altas y un amplificador sumador. El circuito se disea de tal manera que lafrecuencia de corte inferior f1 se filtra a travs del filtro pasa bajas, mientras que la frecuenciade corte superior f2 se filtra a travs del filtro pasa altas.El rango de frecuencia que est entre f1 y f2 es el ancho de banda.

V1

Vi Vo= V1+V2

V2

2.- Disee un circuito simtrico pasa banda.Digamos una ganancia de 10Elegimos una Rf= 10k y un Ri=1K, un condensador de 0.1uF y una configuracin inversor Entonces la ganancia viene dada por

Una frecuencia central de

Y si queremos una pasa banda simtrica debemos elegir un valor f1 que diste a f0 igual que f2a f0 y elegimos arbitrariamente que la separacin sea igual a 100Hz.

El filtro pasa bajasestablece f1

El filtro basa altaestablece f2

Amplificadorsumador

7/27/2019 GuiaLAB 4pasaban ELEC III [1]

5/7

LAB. DE ELECTRNICA III EXP.4

ING .CIP Gonzales Cisneros C. Ivn PAGINA 5

( )

Analizando f1 nos da igual a f1=412 y f2=612, por lo tanto cumple con la separacin que antesnos pusimos.

As tenemos el diseo de un filtro pasa banda de banda angosta que no usa filtros series.

3.-Nombrar las diferencias entre un pasa banda y elimina banda.

Filtro pasa banda

1. Usa un filtro pasa bajo y un pasaalto en serie.

2. Necesita un amplificador a la salida,debido a la perdida por los filtros enserie.

3. No usa adaptador de impedancia.

Filtro rechaza banda

1. Usa un filtro pasa bajo y un pasaalto en paralelo

2. Necesita un amplificador sumador para obtener la suma de ambasfrecuencias y la banda rechazada.

3. En algunos diseos usanadaptadores de impedancia.

3

26

7

4 1 5

R1

1k

R2

10k

C1

0.1uf

R1(1)

C2

0.1u

Vo

7/27/2019 GuiaLAB 4pasaban ELEC III [1]

6/7

LAB. DE ELECTRNICA III EXP.4

ING .CIP Gonzales Cisneros C. Ivn PAGINA 6

4.-Grafique la atenuacin para el filtro pasa alto implementado y explique

El ejemplo es un filtro pasa alto RC con una ganancia de 10 y una frecuencia de corte de 1KHzPara el diseo de este ejemplo se debi tener en cuenta 3 ecuaciones, las cuales son la ganancia

de alta frecuencia, frecuencia de corte y balance de polarizacin. Y sus cuatro incgnitas,, arbitrariamente se elige C=0.01uF. Se halla R1 de la ecuacin de la frecuencia decorte.

La ecuacin e alta frecuencia produce una ganancia de 10:

Y de la ecuacin de balance de polarizacin:

De estas dos ecuaciones se obtiene:

R2=159k R1=17.7k

5.- Indique porque se hace la normalizacin en la frecuencia para el diseo de filtros

Para el desarrollo de ecuaciones donde se halla S(n) es un polinomio de ordenensimo.La normalizacin no causa ninguna prdida de generalidad y se efecta nicamente por conveniencia en el clculo numrico.Tambin minimiza el efecto de los errores de redondeo.

3

26

7

4 1 5

U1

741

R1

17.7k

R2

159k

R315.9k

C1

0.01uf

BAT115V

BAT215V

C1(1) U1(OP)

7/27/2019 GuiaLAB 4pasaban ELEC III [1]

7/7

LAB. DE ELECTRNICA III EXP.4

ING .CIP Gonzales Cisneros C. Ivn PAGINA 7

La normalizacin en frecuencia consiste simplemente en un cambio en la escala de frecuenciamediante la divisin de la variable de frecuencia por una frecuencia de normalizacin oescogida adecuadamente. Por tanto la frecuencia normalizada es:

De forma anloga la normalizacin del nivel de impedancias se efecta dividiendo todas lasimpedancias del circuito por una resistencia de normalizacin Ro.

a. Un efecto de la normalizacin es eliminar las dimensiones del circuito ( S n, Rn, Ln y C nson magnitudes adimensionales). Esto facilita recordar las relaciones para la desnormalizacin.

b. Funciones de sistema adimensionales tales como cocientes de intensidades o la funcinde transferencia en tensin H ( s)=V out /V in son independientes del nivel de impedancia.Por tanto, la resistencia de normalizacin Ro es un parmetro libre que el diseador

puede escoger para obtener valores convenientes de los elementos.

Conclusiones

Un filtro pasa alta real discierne de una manera muy notoria a la ideal. No cabe duda q la ganancia a altas frecuencias para los filtros, tiene que ver mucho con lascaractersticas del amplificador operacional.

Para el diseo de un filtro pasa alta se tiene en cuentas un factor que no se vio en filtro pasa bajo que es un balance de polarizacin.

El filtro rechaza banda tiene una forma muy interesante de atenuar las frecuencias en un rangode banda. Lo cual lo hace interesante para aplicarlo en distintos trabajos de investigacin.

Un filtro pasa alta se puede trasformar a un filtro pasa banda, como a la vez se puede trasformar en un filtro pasa bajos con solamente tener en cuenta unas relaciones de resistencias.

Estos filtros son aplicaciones directas de los amplificadores derivador e integrador.