Unidad 5: Filtros analógicos.

     La definición de filtro de paso bajo o LPF es un tipo de filtro que se utiliza para pasar señales con baja frecuencia y también para atenuar con alta frecuencia que una frecuencia de corte preferida. los respuesta de frecuencia del filtro de paso bajo depende principalmente de la Paso bajo diseño de filtro . Estos filtros existen en varias formas y dan el tipo más suave de señal. Los diseñadores utilizarán frecuentemente estos filtros como un filtro prototipo con impedancia y ancho de banda unitario. Filtro LPF de primer orden: Filtro LPF de segundo orden: Pero existen también FLP con amplificadores operacionales: Suministra filtros de paso bajo muy eficientes sin utilizar inductores. El circuito de retroalimentación de un amplificador operacional se puede incorporar con los elementos básicos de un filtro, por lo que los LPF de alto rendimiento se forman fácilmente utilizando los componentes necesarios Circuito LPF activo de segundo orden con amplificador operacion...

     En Electrónica, un filtro de paso alto se compone de un circuito eléctrico que solo permite el paso de frecuencias por encima de un valor dado llamado "frecuencia de corte" . Puede ser activo o pasivo dependiendo de la presencia de elementos activos en el circuito como amplificadores o solo pasivo. Además, de acuerdo con la pendiente del corte de frecuencia, se puede distinguir en Filtro de paso alto de Primer Orden (20 db por década), segundo orden (40 db por década), tercer orden (60 db por década) y así sucesivamente.  Las funciones pasa_altas con características en magnitud comúnmente tienen sus ceros localizados en el origen del plano de la frecuencia compleja Por lo tanto las funciones racionales tienen la forma. Donde H es una constante y n es el grado del denominador polinomial D(s)

     Filtro pasa banda. Es un tipo de filtro electrónico que deja pasar un rango de frecuencias de una señal y atenúa el paso de las demás: existen, en él, dos frecuencias de corte, una inferior y otra superior y el filtro sólo atenúa grandemente las señales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte inferior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior. por tanto, sólo permiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar. Aplicación: ·           Estos filtros tienen aplicación en ecualizadores de audio, haciendo que unas frecuencias se amplifiquen más que otras. ·           Otra aplicación es la de eliminar ruidos que aparecen junto a una señal, siempre que la frecuencia de ésta sea fija o conocida. ·           Fuera de la electrónica y del procesado de señal, un ejemplo puede ser dentro del campo de las ciencias atmosféricas, donde son usados para m...

     El  filtro de rechazo de banda, también conocido como «filtro elimina banda», «filtro notch», «filtro trampa» o  «filtro suprime banda» es un filtro electrónico que no permite el paso de señales cuyas frecuencias se encuentran comprendidas entre las frecuencias de corte superior e inferior.      Pueden implementarse de diversas formas. Una de ellas consistirá en dos filtros, uno paso bajo cuya frecuencia de corte sea la inferior del filtro elimina banda y otro paso alto cuya frecuencia de corte sea la superior del filtro elimina banda. Como ambos son sistemas lineales e invariantes, la respuesta en frecuencia de un filtro banda eliminada se puede obtener como la suma de la respuesta paso bajo y la respuesta paso alto.

  - entrada → suma de 2 señales de banda angosta (broadcast) - salida → separar en función de 2 frecuencias particulares. Filtro LPF y HPF para separar componentes de una señal.

La función de transferencia H(jw)   dice: Donde wc > 0  denota su frecuencia de corte. El pasa bajo ideal elimina todos los componentes de frecuencia por encima de la frecuencia de corte wc, sin afectar las frecuencias más bajas. La respuesta al impulso  se calcula aplicando el principio de dualidad de la transformada de Fourier de la señal rectangular Dado que la respuesta al impulso es una señal no causal, el pasa bajo ideal es un sistema no causal. Además, la función sinc no es absolutamente integrable. Por lo tanto, el pasa bajo ideal no es un sistema estable en el sentido del BIBO. En conclusión, el pasa bajo ideal no es realizable. Solo se puede aproximar en sistemas prácticos. Sin embargo, juega un papel importante en la teoría del muestreo y la interpolación.

       Se han desarrollado varias técnicas para aproximar el pasa bajo ideal mediante un sistema realizable. Uno es el “windowed-sinc filter”. Para hacer que el filtro de paso bajo ideal sea causal y estable, su respuesta de impulso se abre a un T  de longitud finita seguido de un cambio temporal de fracT2. Usando la señal rectangular para truncar la respuesta al impulso, la respuesta al impulso del pasa bajo realizable se da como: La transformación de Fourier produce su función de transferencia La respuesta al impulso se traza para wc = 10  y T = 5 La función de transferencia H (jw)  de la pasa bajo realizable se proporciona anteriormente en términos de una integral de convolución sobre la señal rectangular y sinc. Aplicando la definición de la convolución y explotando las propiedades de los rendimientos de señal rectangular No se conoce una solución cerrada de esta integral. Para obtener información sobre las propiedades del pasa bajo realizable, la ...

La función de transferencia H(jw) de un paso alto ideal con valor real dice: Donde wc>0 denota su frecuencia de corte. El pasa alto ideal elimina todos los componentes de frecuencia por debajo de la frecuencia de corte wc, sin afectar las frecuencias más altas. Su respuesta al impulso puede derivarse de manera directa de la respuesta al impulso del pasa bajo ideal. Debido a su relación con el pasa bajo ideal, el pasa alto ideal no es causal ni estable. El pasa alto ideal solo se puede aproximar en realizaciones prácticas.

 

     Este tipo de filtro es el tipo básico de filtro Chebyshev. La amplitud o la respuesta de ganancia es una función de frecuencia angular del n-ésimo orden del LPF (filtro de paso bajo) es igual al valor total de la función de transferencia Hn (jw) “Diagrama de cableado del interruptor de 2 bandas ” Gn (w) = | Hn (jω) | = 1√ (1 + ϵ2Tn2 () ω / ωo)   Donde, ε = factor de ondulación ωo = frecuencia de corte Tn = polinomio de Chebyshev de enésimo orden      La banda de paso muestra un rendimiento de ondulación equitativa. En esta banda, el filtro se intercambia entre -1 y 1, por lo que la ganancia del filtro se intercambia entre máximo en G = 1 y mínimo en G = 1 / √ (1 + ε2). En la frecuencia de corte, la ganancia tiene el valor de 1 / √ (1 + ε2) y sigue fallando en la banda de parada a medida que aumenta la frecuencia. El comportamiento del filtro se muestra a continuación. La frecuencia de corte a -3dB generalmente no se aplica a los filt...

     El tipo II Filtro Chebyshev También se conoce como filtro inverso, este tipo de filtro es menos común. Porque no se cae y necesita varios componentes. No tiene ondulación en la banda de paso, pero tiene ondulación equitativa en la banda de parada. La ganancia del filtro Chebyshev tipo II es:

  Filtro pasa bajas. Diseño de filtros pasivos paso bajo. Filtros. Filtro Butterworth. Filtro Chebyshev.