FILTROS ACTIVOS

FILTROS ACTIVOS

1. ¿QUE SON?

   • es un filtro electrónico analógico distinguido por el uso de uno o más componentes activos (que proporcionan una cierta forma de amplificación de energía), que lo diferencian de los filtros pasivos que solamente usan componentes pasivos. Típicamente este elemento activo puede ser un tubo de vacío, un transistor o un amplificador operacional.

2. CONFIGURACION

   • La configuración de un filtro electrónico suele ser selectiva y el criterio de selección es la frecuencia de la señal de entrada. Debido a lo anterior, dependiendo del tipo de circuito (en serie o en paralelo) el filtro permitirá el paso de ciertas señales y bloqueará el paso del resto.

3. FORMULAS

   • 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 ≤ 1 – t es el inverso de la frecuencia angular del filtro
     • Wc es la frecuencia angular del filtro, y viene dada por la siguiente ecuación: En dicha expresión fc es la frecuencia de corte del filtro. La frecuencia de corte es aquella frecuencia límite del filtro para la cual se induce una atenuación de la señal. Dependiendo de la configuración del filtro (paso bajo, paso alto, pasa bandas o elimina bandas), el efecto del diseño del filtro se presenta, precisamente, a partir de la frecuencia de corte. En el caso particular de los filtros de primer orden, estos solo pueden ser paso bajo o paso alto.
   • 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.
     • 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:
   • 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:
     • 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), la frecuencia característica del filtro coincide con la frecuencia de resonancia del filtro. A su vez, la frecuencia de resonancia es la frecuencia en la cual el sistema alcanza su máximo grado de oscilación. – ζ 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:

4. CARACTERISTICAS

   • Pueden combinar componentes activos y pasivos estos últimos son los componentes basicos de los circuitos: resistencias, condesadores e inductores
   • Son filtros analogicos lo que implica que modifican una señal analofica de entrada en función de los componentes de frecuencia
   • 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.
   • Los filtros activos permiten realizar conexiones en cascada, están configurados para amplificar señales y permiten la integración entre dos o más circuitos en caso de ser necesario.

5. FUNCIONES

   • - Funciones de un filtro activo. Antes de presentar las clasificaciones de los APF es conveniente presentar los distintos tipos de perturbaciones que se pueden presentar en la red eléctrica; para conocer las distintas funciones que puede tener que realizar un APF. Estas funciones son las siguientes: a) Reducción de los armónicos de corriente que circulen por la red, entre el APF y los centros de generación de energía. b) Reducción de la corriente por el neutro. Si este existe la amplitud de los armónicos de corriente múltiplos de tres se suman a través del neutro. c) Reducción de los armónicos de tensión en los puntos de conexión de las cargas. d) Corrección del factor de potencia provocado por un cos f distinto de la unidad. e) Equilibrado de la corriente que circula por las distintas fases. f) Equilibrado de la tensión entre fases y con el neutro. g) Regulación de la tensión y reducción del Flicker

6. Filtros de ganancia unitaria de dos polos Sallen-Key

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