Definición de filtro | Tipos habituales de filtros | Uso importante

Mi contenido

  • En este artículo, discutiremos algunos conceptos básicos relacionados con el filtro y trataremos de responder algunas preguntas de la siguiente manera:
  • ¿Qué es un filtro? definición de filtro
  • ¿Cómo funciona un filtro?
  • ¿Cuáles son los tipos disponibles?
  • ¿Qué son los filtros activos? Explica con definición
  • ¿Qué son los filtros pasivos? Explica con definición
  • ¿Cuáles son los puntos de conflicto entre activo y pasivo? tipos.
  • ¿Qué es el símbolo de filtro?
  • Ejemplos
  • ¿Cuáles son las aplicaciones del filtro en la industria óptica y electrónica?
  • ¿Cuáles son las curvas de respuesta para las tipos?
  • ¿Qué es la respuesta temporal de un filtro?
  • ¿Qué es la respuesta de frecuencia de un filtro?
  • ¿Qué es el orden de un filtro?
  • ¿En qué se diferencia la salida de primer orden con un filtro de segundo orden?
  • ¿Qué es la frecuencia de esquina, frecuencia de corte, frecuencia de interrupción?
  • ¿Qué es el ancho de banda (BW)?
  • ¿Qué es la frecuencia de resonancia?
  • ¿Qué son los filtros resonantes?
  • ¿Qué son los filtros ideales y reales?

¿Qué es un filtro?

"Un filtro es una red de frecuencia selectiva que consta de cuatro terminales con elementos reactivos para transmitir un rango de frecuencia especificado."

  • La banda de frecuencia transmitida a través de ella se llama Banda de paso.
  • La banda de frecuencia, que se atenúa por ella, se llama atenuada en Banda de parada.

Los filtros son de dos tipos: analógicos digitales. Ahora, según los componentes utilizados, son de dos tipos: tipos activos y tipos pasivos.

La siguiente imagen representa un diagrama de activos tipos(uno de los tipos más populares e importantes).

Circuito de filtro: filtro activo
Circuito de filtro: tipo activo

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¿Cuáles son las principales características de un filtro activo?

Como sugieren los títulos, estos tipoLos s se fabrican utilizando componentes activos. Algunos de los transistores activos son: transistores (BJT, FET), cualquier otro dispositivo electrónico que sea capaz de amplificar una señal o pueda producir potencia.

Si existe la necesidad de incrementar las características, se unen varias etapas de una manera determinada o específica.

¿Cómo diseñar un filtro de paso bajo activo?

Para diseñar un activo tipos, podemos usar IC741, un amplificador operacional, configurado con 8 pines. El amplificador operacional debe recibir alimentación de CC junto con resistencias y condensadores de diferentes valores.

Filtros pasivos

Pasivo tipos están diseñados utilizando dispositivos pasivos.

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Comparación de activo y pasivo tipos

Un tipo activo puede tener una ventaja, aumentando la potencia de señal disponible en comparación con la entrada. Mientras que uno pasivo disipa la energía de la señal. Para varios rangos de frecuencias, como en frecuencias de sonido y por debajo, un activo tipo puede realizar una función de transferencia específica sin inductores sin uso, que son componentes comparativamente grandes y costosos en comparación con resistencias y condensadores, y que son más costosos de crear con la alta calidad y los valores precisos esenciales.

Se pueden conectar en cascada numerosas etapas cuando se desee mejorar los atributos. En comparación, el diseño de bloqueadores pasivos de múltiples etapas debe tener en cuenta la carga dependiente de la frecuencia de cada fase de la etapa anterior. Dado que no se utilizan inductores, se pueden alcanzar en dimensiones realmente compactas.

  • El tipo pasivo sufre atenuación de señales. Hay varias formas; Un método popular de control o restauración es el uso de amplificación a través de aplicaciones de tipo activo. El principal punto de conflicto entre los tipos activo y pasivo es la "amplificación".
  • En comparación con uno pasivo, el tipo activo se compone de componentes activos en amplificadores operacionales, transistores o FET dentro de su diseño de circuito, como se describe en secciones anteriores. Estos componentes obtienen energía de la fuente de energía externa, úsela para amplificar la salida. Esa es una ventaja adicional en comparación con una pasiva.

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¿Por qué se necesita un filtro activo a bajas frecuencias?

  • Se necesita un tipo activo a frecuencias más bajas porque ayuda a lograr una impedancia de salida baja mientras proporciona una impedancia de entrada alta. También estabiliza diferentes rangos de frecuencia ya que se pueden conectar en cascada múltiples etapas con él.

Diferencia entre tipos activos y pasivos

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Estos se pueden categorizar y subcategorizar desde varios puntos de vista. Las divisiones y subdivisiones más comunes son las de tipo activo o pasivo; tipo de paso alto tipo de paso bajo, tipo de paso de banda, tipo de rechazo de banda / muesca o tipo de paso total; tipo digital o analógico de tiempo discreto o de tiempo continuo; tipo lineal o no lineal; respuesta de impulso infinito (IIR) o respuesta de impulso finito (FIR) y así sucesivamente.

Ejemplos:

Tipo activos y Tipo pasivoLos s están diseñados para modificar cierta banda de frecuencia de la manera deseada. Tienen diferentes tipos según sus necesidades. Las categorías se dan a continuación.

  • Tipos de paso bajo (LPF)
  • Tipos de paso alto (HPF)
  • A tipos de paso de banda (BPF)
  • Tipos de rechazo / parada de banda (BSF)

Aplicaciones:

Hoy en día se utilizan en muchos propósitos del circuito electrónico y sus aplicaciones son inmensas. Además, es posible mejorar la ganancia del circuito utilizando diferentes filtros de diferentes formas, ya sea de tipo activo o pasivo, especialmente en tipos activos. Los tipos activos usan amplificadores y sabemos que ayuda a aumentar la ganancia. Este artículo discutirá dos tipos, como el tipo de paso bajo, el tipo de paso alto con diagramas apropiados y formas de onda simuladas para condiciones tanto activas como pasivas en las siguientes secciones con la importancia de usar un orden superior en el HPF y LPF.

En electrónica, algunas aplicaciones son las siguientes:

  • En Sistema de comunicación por radio para sintonización de radio a una frecuencia específica: Se utilizan para permitir que los receptores de radio sólo "vean" o "detecten" la señal deseada y rechacen todas las demás señales asumiendo su frecuencia de señal diferente. De esta forma se pueden recibir señales sin ruido. Los tipos de paso de banda de alta frecuencia se utilizan para la selección de canales en las oficinas telefónicas centrales.
  • Diseño de fuente de alimentación: Se utilizan para eliminar el ruido o las altas frecuencias que suelen estar presentes en las líneas de entrada de CA. Estos también se aplican para disminuir la ondulación.
  • Conversión analógica a digital (ADC): Se utilizan en la mayoría de las entradas de ADC para minimizar el alias.
  • modificar imágenes digitales: También se puede utilizar para modificar imágenes digitales.
  • Análisis de los datos: También son muy útiles para eliminar frecuencias específicas en el análisis de datos.

Respuesta de frecuencia y respuesta de tiempo:

El dominio del tiempo se refiere al cambio de amplitud de la señal con respecto al tiempo. Por el contrario, en el dominio de la frecuencia, la frecuencia se refiere a la ocurrencia de un evento en un período determinado.

Una respuesta de frecuencia de diferente tipo
Crédito de la imagen: SpinningSpark real life identity: SHA-1 commitment ba62ca25da3fee2f8f36c101994f571c151abee7, Plantilla de forma de bandaCC BY-SA 3.0

¿Qué es el ancho de banda (BW)?

Para los filtros, el ancho de banda es la diferencia entre los puntos superior e inferior de -3dB.

Por ejemplo, si un filtro de paso de banda tiene puntos de corte de -3dB y está configurado en 200Hz y 600Hz, entonces el ancho de banda del filtro será = (BW) = 600-200 = 400Hz.

¿Qué quieres decir con el factor Q?

El factor Q viene dado por la relación entre la frecuencia de resonancia y el BW.

Q = 2 * π * (Cantidad máxima de energía almacenada) / (Energía disipada por ciclo)

Un valor de Q mayor representa que el filtro es más selectivo ya que el factor Q es un parámetro que juzga la selectividad.

Frecuencia de resonancia

La frecuencia resonante viene dada simplemente por la frecuencia del circuito resonante dado. Un circuito resonante también se conoce popularmente como circuito de tanque o circuito LC. Un circuito resonante se diseña utilizando inductores, condensadores y resistencias colocados en paralelo.

Un circuito resonante paralelo

 La oscilación de un sistema viene dada por la siguiente ecuación:

Dónde,

f = frecuencia en Hertz

L = Inductancia en Henry

C = Capacitancia en Faradios

Órdenes de filtros

Los filtros de orden superior proporcionaron tasas de caída más excelentes entre la banda de paso y la banda de detención. También se requieren filtros de orden superior para lograr los niveles requeridos de atenuación o nitidez de los cortes.

Tipo activo y tipo pasivo también tienen variación en diferentes tipos de órdenes, tales como:

  • Tipos activos de paso bajo de primer orden, activos de paso alto de primer orden tipos, Paso de banda de primer orden activo tipos, La banda de primer orden se detiene activa tipos.
  • Paso bajo de segundo orden activo tipos, Paso alto de segundo orden activo tipos, Paso de banda de segundo orden activo tipos, La banda de segundo orden se detiene activa tipos.

La respuesta de frecuencia de segundo orden se muestra a continuación:

Respuesta de frecuencia de segundo orden

Tipo ideal y tipo real:

A veces, por razones de simplificación, a menudo usamos los filtros activos para aproximar formas. Posteriormente se modifican y se denominan "filtro ideal". Los filtros, que operan en realidad considerando todos los factores posibles, son reales.

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Acerca de Soumali Bhattacharya

Actualmente me dedico al campo de la Electrónica y la comunicación.
Mis artículos se centran en las principales áreas de la electrónica básica en un enfoque muy simple pero informativo.
Soy un aprendiz vivo y trato de mantenerme actualizado con las últimas tecnologías en el campo de los dominios de Electrónica.

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