FILTROS ACTIVOS

FILTROS ACTIVOS

1. A través de un circuito electrónico, un filtro permite cumplir con la modelización de una función de transferencia que cambie la señal de entrada y dé una señal de salida conforme al diseño, sin embargo los filtros activos tienen los inconvenientes derivados del comportamiento real del amplificador operacional como un ancho de banda limitado

   • La configuración de un filtro electrónico suele ser selectiva y el criterio de selección es la frecuencia de la señal de entrada.
   • La señal de salida se caracterizará por estar depurada según los parámetros de diseño del circuito que constituye el filtro.
   • CARACTERISTICAS
     • Los filtros activos son filtros analógicos, lo que implica que modifican una señal analógica (entrada) en función de las componentes de frecuencia.
       • Gracias a la presencia de componentes activos (amplificadores operacionales, tubos de vacío, transistores, etc.), este tipo de filtros incrementa una sección o toda la señal de salida, con respecto a la señal de entrada.
         • Pueden combinar componentes activos y pasivos. Estos últimos son los componentes básicos de los circuitos: resistencias, condensadores e inductores.
           • Permiten realizar conexiones en cascada, están configurados para amplificar señales y permiten la integración entre dos o más circuitos en caso de ser necesario.
             • En caso de que el circuito cuente con amplificadores operacionales, la tensión de salida del circuito está limitada por la tensión de saturación de estos elementos.
               • Dependiendo del tipo de circuito, y de los valores nominales de los elementos activos y pasivos, el filtro activo puede diseñarse para proporcionar una impedancia de entrada alta y una impedancia de salida pequeña.
                 • La fabricación de los filtros activos es económica en comparación con otro tipo de montajes.
                   • Para operar, los filtros activos requieren de una fuente de alimentación, preferiblemente simétrica.
   • FILTROS DE PRIMER ORDEN
     • Los filtros de primer orden se emplean para atenuar las señales que se encuentren por arriba o por debajo del grado de rechazo, en múltiplos de 6 decibeles cada vez que se duplica la frecuencia. Este tipo de montajes suele estar representado por la siguiente función de transferencia:
       • Al desglosar el numerador y el denominador de la expresión, se tiene que:
         • N(jω) es un polinomio de grado ≤ 2.
           • Wo es la frecuencia angular del filtro, y viene dada por la siguiente ecuación:
             • En esta ecuación fo es la frecuencia característica del filtro. En caso de que se tenga un circuito RLC (resistencia, inductor y capacitor en serie), Pi es el factor de amortiguamiento. Este factor define la capacidad del sistema para amortiguar la señal de entrada. A su vez, a partir del factor de amortiguamiento se obtiene el factor de calidad del filtro a través de la siguiente expresión:
               • Dependiendo del diseño de las impedancias del circuito, los filtros activos de segundo orden pueden ser: filtros paso bajo, filtros paso alto y filtros pasa banda.
     • FILTROS PASO BAJO
       • Este tipo de filtros permite el paso de las frecuencias más bajas, y atenúa o suprime las frecuencias superiores a la frecuencia de corte.
         • La función de transferencia para los filtros paso bajo es la siguiente:
           • La respuesta de amplitud y fase de esta función de transferencia es:
             • Un filtro paso bajo activo puede cumplir la función de diseño empleando resistencias de entrada y de descarga a tierra, junto con amplificadores operacionales y configuraciones de resistencias y capacitores en paralelo. A continuación se presenta un ejemplo de circuito activo paso bajo inversor:
     • FILTROS PASA ALTO
       • Por su parte, los filtros paso alto tienen un efecto contrario, en comparación con los filtros paso bajo. Es decir, este tipo de filtros atenúa las frecuencias bajas y deja pasar las frecuencias altas.
         • Incluso, dependiendo de la configuración del circuito, los filtros activos paso alto pueden amplificar las señales si cuentan con amplificadores operacionales especialmente dispuestos con esa finalidad. La función de transferencia de un filtro paso alto activo de primer orden es la siguiente:
           • Un filtro paso alto activo emplea resistencias y capacitores en serie a la entrada del circuito, asi como una resistencia en el camino de descarga a tierra, para cumplir la función de impedancia de retroalimentación. A continuación se presenta un ejemplo de circuito activo paso alto inversor:
   • APLICACIONES DE LOS FILTROS ACTIVOS
     • Los filtros activos se emplean en redes eléctricas con la finalidad de reducir perturbaciones en la red, debido a la conexión de cargas no lineales, estas perturbaciones pueden ser permeadas mediante la combinación de filtros activos y pasivos, y la variación de las impedancias de entrada y configuraciones RC a lo largo del montaje.
   • FILTROS DE SEGUNDO ORDEN
     • Los filtros de segundo orden suelen obtenerse al realizar conexiones de filtros de primer orden en serie, para obtener un montaje más complejo que permita sintonizar frecuencias de manera selectiva. La expresión general para la función de transferencia de un filtro de segundo orden es:
       • Dependiendo del diseño de las impedancias del circuito, los filtros activos de segundo orden pueden ser: filtros paso bajo, filtros paso alto y filtros pasa banda.

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