Práctica 5: Filtro Pasa bandas
La quinta práctica ha consistido en hacer la conexión de un filtro pasabandass que cumpla con las características:
- Frecuencias de operación entre 10KHz y 20KHz
- Ganancia de 10
El material utilizado para los circuitos son:
- Protoboard
- 3 Amplificador operacional lm741
- Resistencias de (
- 8KΩ, 16KΩ y 160kΩ)
- 2 Capacitor 102 (1nF)
- Cable
- Generador de Funciones
- Fuente de alimentación
- Osciloscopio
Para poder realizar las correctas conexiones y determinar los materiales, veremos la teoría correspondiente.
Teoría
Un filtro pasa bajas activo de primer orden es un circuito que tiene como finalidad de permitirnos amplificar o mantener una señal que se encuentre dentro de las frecuencias de corte requeridas y fuera de esto disminuye la señal casi a su totalidad básicamente es creado a partir de un Amplificador Operacional como filtro pasa bajas y otro amplificador como filtro basa altas creando así una region de operación entre los dos filtros.
El circuito mostrado es la representación esencial de un circuito pasa bandas activo de primer orden, del cual de manera simple, es considerar la respuesta de ambos filtros colocando una frecuencia mayor pasabajas, las respuestas en frecuencia podemos obtener los parámetros deseados y así establecer los valores de nuestros componentes:
A1 = Rf/Rf1
f1 = 1 / [Rf1 * C * 2pi]
A2 = Rf/Rf1
f2 = 1 / [Rf1 * C * 2pi]
f1 = 1 / [Rf1 * C * 2pi]
A2 = Rf/Rf1
f2 = 1 / [Rf1 * C * 2pi]
Es importante considerar los valores de alimentación del amplificador operacional, para evitar que al momento de la amplificación se sature el opamp
Práctica
Establecimiento de los valores apartir de las condiciones solicitadas (A = 10, w1 = 8KHz y w2=15KHz)
w0= raiz( w1*w2)
Filtro pasa bajas
Se propone el uso de un capacitor cerámico 102 (1nF)
f = 1 / [R1 * C * 2pi] por lo tanto:
Rf1 = 1 / [f * C * 2pi] = 1 / [20000Hz * 1e-9 F * 2pi] = 15915.5 Ω = 8KΩ
A = Rf/Rf1 = 1 por lo tanto:
Rf = A * Rf1 = 1 (8000Ω) = 8KΩ
Filtro Pasa Altas
Se propone el uso de un capacitor cerámico 102 (1nF)
f = 1 / [R1 * C * 2pi] por lo tanto:
Rf1 = 1 / [f * C * 2pi] = 1 / [10000Hz * 1e-9 F * 2pi] = 15915.5 Ω = 16KΩ
Para Rf calcularemos el valor de la ganancia, sin embargo como se ha analizado hasta ahora, este valor depende de la frecuencia de entrada.
A = Rf/Rf1 = 10 por lo tanto:
Rf = A * Rf1 = 10 (16000Ω) = 160KΩ
Finalmente el circuito queda así:
Fig 5.2 Ganancia maxima, del filtro 13 KHZ
Fig 5.3 Ganancia cero del filtro 143 HZ
Fig 5.4 Ganancia maxima, del filtro 134 KHZ
Fig 5.5 Circuito Filtro Pasa baja
Fig 5.4 Circuito Armado en Protoboard
Realizamos la conexión del circuito y ajustamos de manera inicial el generador de funciones a 8kHz de salida, y la ganancia que se obtuvo en ese momento estuvola señal de salida se cayó, lo cual representa una ganancia de 0.
Se encontró la ganancia mayor se obtenía a la mitad del rango de los 13kHz, concluyendo así que en los filtros pasabandas la ganancia aumenta a medida que la frecuencia de la señal aumenta dentro del rango establecido, obteniendo la mayor ganancia a la mitad del rango y disminuye al pasar de este ya que es la union de dos filtos, por lo tanto, entre más se aproxime la frecuencia a la wo calculada , la ganancia debe tender a infinito.
