Diseño de filtro de muesca || Más de 11 tipos y técnicas de diseño importantes

En este artículo, discutiremos diferentes técnicas de diseño de filtros de muesca. Veamos cuáles son los puntos de discusión de este artículo.

Puntos de discusión

  1. ¿Qué es el filtro de muesca?
  2. cómo construir un filtro de muesca
  3. filtro de muesca eq || ecuación de filtro de muesca
  4. filtro de muesca ic
  5. filtro de muesca factor q
  6. frecuencia del filtro de muesca
  7. ejemplo de filtro de muesca
  8. Diseño de filtro de muesca || Diseño de filtro de muesca rlc || cómo diseñar un filtro de muesca
  9. filtro de muesca ajustable
  10. diseño de filtro de muesca ajustable
  11. filtro de muesca digital
  12. diseño de filtro de muesca digital
  13. filtro de muesca dsp
  14. diseño de filtro notch en dsp
  15. filtro de muesca de abeto
  16. diseño de filtro de muesca de abeto
  17. iir filtro de muesca || filtro de muesca digital iir
  18. diseño de filtro de muesca iir
  19. diseño de filtro de muesca activo || diseño de filtro de muesca analógico || derivación del filtro de muesca
  20. diseño de filtro de muesca lc
  21. filtro de muesca con amplificador operacional || circuito de filtro de muesca usando amplificador operacional
  22. Filtro de muesca de 60 Hz
  23. Diseño de filtro de muesca de 60 hz
  24. diseño de filtro de muesca rf
  25. filtro de muesca programable
  26. código de filtro de muesca
  27. filtro de muesca de transmisión fm
  28. filtro de muesca de audio
  29. diseño de filtro de muesca de audio || circuito de filtro de muesca de audio || circuito de filtro de muesca fm
  30. esquema de filtro de muesca de audio
  31. filtro de muesca biquad
  32. Filtro de muesca de 532 nm
  33. filtro de muesca armónica
  34. herramienta de diseño de filtro de muesca
  35. filtro de muesca betaflight
  36. derivación de la función de transferencia del filtro de muesca
  37. filtro de muesca para señal ecg

¿Qué es el filtro de muesca?

A filtro de muesca es generalmente una forma modificada del filtro Band Reject o Band Stop. El objetivo principal de estos filtros es detener o prohibir que aparezca un cierto rango de frecuencias en la salida. Por ejemplo, un filtro de parada de banda que tiene una banda de parada estrecha se denomina filtro de muesca.

Tomemos un ejemplo. Suponga que un filtro Notch está diseñado para detener la frecuencia entre 100 kHz y 110 kHz. Por lo tanto, pasará todas las señales por debajo del rango de 100 kHz y dará cualquier señal superior a 110 kHz, pero evitará cualquier señal entre 100 kHz y 110 kHz.

cómo construir un filtro de muesca

La construcción de un filtro de muesca es bastante fácil. Hay tres pasos principales para construir un filtro de muesca. Los pasos son: 1. Anote el requisito perfectamente, 2. Comprender la necesidad y diseñar el filtro de muesca (a continuación se describe el diseño de un filtro de muesca), 3. Consulte con la expectativa. (Si es perfecto, utilice, si no, rediseñe el filtro).

filtro de muesca eq || ecuación de filtro de muesca

Algunas de las ecuaciones importantes del filtro de muesca se dan a continuación.

  • El corte de HF del LPF: fL = 1 / (2 * RLP * CLP * π)
  • El corte de LF del HPF: fH = 1 / (2 * RHP * CHP * π)
  • El factor de calidad del filtro de muesca:  Q = fr / Banda ancha

filtro de muesca ic

Hay varios circuitos integrados disponibles en el mercado que implementan un filtro de muesca. Hay muchas ventajas de usar IC sobre circuitos convencionales. Uno de los circuitos integrados de filtro de muesca normal más populares es el LTC1059. El diagrama de PIN del IC se muestra a continuación.

Diagrama PIN del LTC 1059

filtro de muesca factor q

El factor q de un filtro de muesca es el mismo que el q de una muesca. Q o factor de calidad de un filtro Notch viene dado por la siguiente ecuación: Frecuencia central / Ancho de banda. Q es la medida de la selectividad del filtro. También da una idea de la nitidez de la profundidad.

La frecuencia central es la frecuencia de muesca y es la frecuencia central de la banda de paso.

frecuencia del filtro de muesca

La frecuencia del filtro de muesca se denomina frecuencia de la banda de supresión. Esto se debe a que la frecuencia de la banda estrecha es lo que rechaza el filtro de muesca. Por lo tanto, la frecuencia también es la identidad del filtro de muesca.  

ejemplo de filtro de muesca

Hay varios ejemplos de filtros de muesca. También hay varios tipos. Cada tipo tiene subtemas, así como muchos ejemplos. Filtros de muesca digitales, filtros de muesca analógicos, filtros de muesca ópticos, filtros de muesca de FM, filtros de muesca de audio, filtros de muesca helicoidales, filtros de muesca sintonizables, filtros de muesca de 50 Hz y filtros de muesca de 60 Hz y 2.4 GHz. Algunos de los ejemplos se basan en sus especificaciones. Como - filtro de muesca de 532 nm. Es un filtro óptico que bloquea la longitud de onda que se especifica con el nombre.

Diseño de filtro de muesca || Diseño de filtro de muesca rlc || cómo diseñar un filtro de muesca

Diseñemos un filtro de muesca desde cero. Primero, creemos un filtro de tipo RLC (notch) para eliminar la banda de 45 kHz a 50 kHz. Digamos que la inductancia es L = 30 mH.

Entonces, los datos dados son: fL = 45 kHz, fH = 50 kHz, l = 30 mH = 0.03 H

La frecuencia de resonancia será: fr = fH - (BW / 2)

El ancho de banda es el ancho de banda y el ancho de banda = 50 - 45 = 5 kHz.

O fr = 50 * 103 - ((5 * 103) / 2)

O fr = 50000 - 2500

O fr = 47.5 * 103

Entonces, la frecuencia de resonancia es de 47.5 kHz.

Ahora, sabemos que la frecuencia de resonancia se puede escribir como:

fr = 1 / [2 * pi * (LC)1/2]

o, 47.5 * 103 = 1 / (1.088 * C1 / 2)

o, C = 374.41 pico-Henry

Entonces el factor de calidad será = fr / BW = 47500/5000 = 9.5

Nuevamente, Q = wr L / R

O. R = wrL / Q = 2 * pi * f * L / Q

O, R = 8.95 kiloohmios

Entonces, para el filtro de muesca, R = 8.95 kilo-ohmios, L = 30 mH, C = 374.41 pico-faradios.

filtro de muesca ajustable

Los filtros de muesca sintonizables son filtros de banda estrecha en los que podemos obtener manualmente un alto rechazo de una frecuencia particular y una atenuación comparativamente más baja de otras señales de frecuencia. Hay varios filtros de muesca sintonizables disponibles en el mercado, como el EM-7843. Los filtros sintonizables pueden ser de otro tipo. Si el factor Q de un filtro de muesca se puede sintonizar, ese filtro también puede denominarse filtro de muesca sintonizable.

diseño de filtro de muesca ajustable

El diseño del filtro de muesca Tuneable no es tan simple. Requiere mucho cálculo y concepto. Pero la creación de un filtro de muesca sintonizable digital es algo fácil. El diseño debe realizarse de manera que se pueda cambiar fácilmente la frecuencia central.

filtro de muesca digital

Los filtros de muesca digitales se refieren al filtro de muesca FIR y al filtro de muesca IIR. FIR e IIR tienen sus ventajas en diferentes condiciones y se utilizan según el requisito. Se denominan digitales porque están diseñados digitalmente.

diseño de filtro de muesca digital

Los filtros de muesca digitales tienen dos tipos de técnicas de diseño. Son: filtro de muesca de respuesta de impulso infinito (IIR), filtro de muesca de respuesta de impulso finito (FIR). Hemos discutido los detalles del filtro a continuación.

filtro de muesca dsp

 DSP son las siglas de Digital Signal Processing. Los filtros de muesca utilizados en el procesamiento digital de señales se denominan filtros de muesca DSP. Por lo tanto, es bastante comprensible que solo se utilicen filtros digitales como filtros de muesca DSP. Los filtros de muesca FIR, IIR son un ejemplo de este tipo de filtros.

diseño de filtro notch en dsp

Los filtros de muesca digitales tienen dos tipos de técnicas de diseño. Son: filtro de muesca de respuesta de impulso infinito (IIR), filtro de muesca de respuesta de impulso finito. Hemos discutido los detalles del filtro a continuación.

filtro de muesca de abeto

Los filtros FIR son sinónimo de filtro de respuesta de impulso finito. Los filtros FIR generalmente vienen con mucha estabilidad, lo que los hizo famosos. Cuando la estabilidad del sistema es más necesaria, se utilizan este tipo de filtros.

diseño de filtro de muesca de abeto

Hay varios métodos para diseñar un filtro de muesca FIR, como: muestreo de frecuencia y optimización informática. Los métodos analíticos, los métodos semi-analíticos, los prototipos de filtros IIR de segundo orden son algunos otros procesos de preparación de los mismos. Los polinomios de Bernstein también se utilizan en la creación de filtros de muesca digitales de tipo FIR.

iir filtro de muesca || filtro de muesca digital iir

IIR son las siglas de Infinite Impulse Response. Este también es un filtro digital como un filtro FIR. Los filtros IIR generalmente vienen con una aproximación eficiente para un requisito de orden muy bajo. Estos tipos de filtros son necesarios cuando la linealidad de las fases no es tan importante.

diseño de filtro de muesca iir

Los filtros de muesca IIR están diseñados en dos partes principales. Al principio, se diseña un filtro de muesca analógico con las especificaciones requeridas, y luego el filtro analógico se transforma en un filtro IIR digital mediante transformación inversa.

diseño de filtro de muesca activo || diseño de filtro de muesca analógico || derivación del filtro de muesca

Diseñemos un filtro de muesca desde cero. Primero, creemos un filtro de tipo RLC (notch) para eliminar la banda de 55 kHz a 60 kHz. Digamos que la inductancia es L = 30 mH.

Entonces, los datos dados son: fL = 55 kHz, fH = 60 kHz, l = 30 mH = 0.03 H

La frecuencia de resonancia será: fr = fH - (BW / 2)

El ancho de banda es el ancho de banda y el ancho de banda = 60 - 55 = 5 kHz.

O fr = 60 * 103 - ((5 * 103) / 2)

O fr = 60000 - 2500

O fr = 57.5 * 103

Entonces, la frecuencia de resonancia es de 57.5 kHz.

Ahora, sabemos que la frecuencia de resonancia se puede escribir como:

fr = 1 / [2 * pi * (LC)1/2]

o, 57.5 * 103 = 1 / (1.088 * C1/2)

o, C = 255 .51 pico-Henry

Entonces el factor de calidad será = fr / BW = 57500/5000 = 11.5

Nuevamente, Q = wr L / R

O. R = wrL / Q = 2 * pi * f * L / Q

O, R = 7.39 kiloohmios

Entonces, para el filtro de muesca, R = 7.39 kilo-ohmios, L = 30 mH, C = 255.51 pico-faradios.

diseño de filtro de muesca lc

Como podemos interpretar por el nombre del filtro, el filtro LC Notch está diseñado utilizando solo inductores y condensadores. El método de diseño de un filtro de muesca LC es bastante simple. Al principio, un inductor y una vez el condensador se mantienen en conexión en paralelo. Luego, otra combinación de inductor y condensador se mantiene en conexión en serie. El diagrama del circuito es el siguiente.

Circuito LC para filtro de muesca

La impedancia de salida viene como:

La función de transferencia es:

Las frecuencias de corte son:

filtro de muesca con amplificador operacional || circuito de filtro de muesca usando amplificador operacional

Los filtros de muesca se realizan utilizando amplificadores operacionales. Al principio, tanto el filtro de paso alto como el de paso bajo se crean utilizando amplificadores operacionales. Luego, sus salidas se resumen utilizando otro amplificador operacional para obtener el resultado. El diagrama de circuito que se proporciona en el artículo muestra un filtro de muesca que utiliza amplificadores operacionales.

Filtro de muesca de 60 Hz

Un filtro de muesca de 60 Hz puede rechazar una señal de 60 Hz manteniendo la potencia del movimiento casi intacta. Se utiliza un filtro de muesca porque atenuará con precisión la banda de frecuencia. Un filtro de muesca de 60 Hz tiene demanda en los EE. UU. Porque el suministro de energía en los hogares tiene una frecuencia de 60 HZ.

Diseño de filtro de muesca de 60 hz

Como sabemos, cualquier filtro de muesca está diseñado con un filtro de paso alto y un filtro de paso bajo. Se necesita un amplificador operacional adicional para sumar la salida de ambos filtros. Normalmente, la Q viene como 6 para un filtro de 60 Hz. La ecuación dada puede determinar la frecuencia de la muesca.

ALP es la salida del filtro de paso bajo cuando la frecuencia del filtro es la misma que la frecuencia de salida deseada, mientras que AHP es la salida del filtro de paso alto. En general, el

el valor es uno. Entonces, la frecuencia de la muesca viene como frecuencia de salida, que es de 60 Hz.

La siguiente expresión también puede determinar la frecuencia de salida:

Como podemos observar, la frecuencia de salida depende de la RF. Entonces, cambiar el valor de Rf cambiará la frecuencia de la muesca.

diseño de filtro de muesca rf

Diseñar un filtro de RF es un proceso muy complicado. Se necesita un ingeniero capacitado, ya que la precisión es un parámetro importante para este tipo de filtros. El proceso de diseño de un filtro de muesca de RF se describe a continuación.

  1. Especificar la respuesta: En esta etapa, se especifica todo el valor del parámetro requerido. Es necesario configurar parámetros como - Respuesta, punto de corte, etc.
  2. Normalización de frecuencia: las frecuencias se convierten para que coincidan con las tablas y gráficos estándar.
  3. Cálculo de ondulación: en esta etapa se utiliza el concepto de filtro de muesca. Para crear un filtro de muesca de RF, que puede rechazar solo una frecuencia de una determinada banda de frecuencia, el valor de ondulación debe considerarse de alta prioridad. Cuanto mayor sea el límite de tolerancia del valor de ondulación, más selectivo se vuelve el filtro.
  4. Coincidencia de las curvas de atenuación.
  5. Cálculo de valores de elementos.
  6. Escalado de valores normalizados.

filtro de muesca programable

El filtro más utilizado hoy en día es el filtro programable. Los filtros programables son fáciles de mantener y trabajar con ellos. Los filtros de muesca programables no son una excepción. Podemos controlar el valor Q así como la frecuencia natural simplemente cambiando la frecuencia del reloj.

código de filtro de muesca

El código de filtro de muesca para diseñar un filtro de muesca en MATLAB se proporciona a continuación. Escribir cualquiera de ellos con las especificaciones correctas le proporcionará un filtro de muesca.

Código para diseñar un filtro de muesca en el simulador de MATLAB.

filtro de muesca de transmisión fm

Casi en todas las ciudades importantes, existe una alta posibilidad de que uno pueda recibir la frecuencia de radio de las estaciones de radio FM. El filtro de muesca de transmisión de FM proporcionará una atenuación de 30 dB para las señales de FM en el rango de 88 a 108 MHz.

filtro de muesca de audio

Un filtro de muesca es un instrumento importante para la ingeniería de audio. Generalmente, algunos componentes de frecuencia no deseados se mezclan en el audio original. Para eliminar o eliminar dicha frecuencia, se utiliza un filtro de muesca de audio.

diseño de filtro de muesca de audio || circuito de filtro de muesca de audio || circuito de filtro de muesca fm

El siguiente circuito es un ejemplo de diseño de muesca de audio y fm. Observe atentamente los valores de resistencia y condensador antes de comenzar el diseño. También se da la fórmula para la frecuencia central.

Diseño de filtro de muesca
Circuito de diseño de filtro de muesca de audio

esquema de filtro de muesca de audio

El filtro de muesca de audio tiene un diseño bastante simple. El esquema se puede dibujar fácilmente para la condición actual siguiendo los procedimientos estándar.

filtro de muesca biquad

Un filtro biquad es un filtro digital. Más específicamente, es un filtro IIR que tiene dos polos y dos ceros. El 'Biquad' es una abreviatura del término - Bi-quadratic. Los filtros de muesca también se pueden diseñar utilizando la topología. La función de transferencia para el filtro viene como:

Filtro de muesca de 532 nm

El filtro de muesca de 532 nm es una variedad de filtros de muesca ópticos. La especificación del filtro es de 532 nm, lo que significa que la muesca óptica puede bloquear el componente de luz que tiene una longitud de onda de 532 nanómetros. Es uno de los filtros de muesca ópticos más populares. Hay otras especificaciones como 785 nm.

filtro de muesca armónica

Un filtro de muesca armónica es un tipo especial de filtro de muesca, que tiene aplicaciones en varios campos. El filtro sigue la siguiente función de transferencia.

H (z) = 12 (1 + A (z))

herramienta de diseño de filtro de muesca

Hay un tipo diferente de herramientas disponibles en el mercado para diseñar el filtro de muesca digitalmente. Se pueden crear muchos tipos de filtros digitales utilizando tales dispositivos. Sería mejor si asignara solo el valor de frecuencia. Texas Instruments produce una de las herramientas favoritas.

filtro de muesca betaflight

Betaflight es un software de control de vuelo donde se controlan naves multirrotor. Como parte del proceso, los filtros de muesca también se diseñan y ajustan en el software.

derivación de la función de transferencia del filtro de muesca

La siguiente expresión da el función de transferencia de un filtro de muesca -

Aquí, wz se refiere a la frecuencia circular cero, mientras que wp se refiere a la frecuencia circular de polos. Finalmente, q significa el factor de calidad del filtro de muesca.

Q viene dado por - fr / Banda ancha.

Si el ωp = ωz, es un tipo de muesca estándar.

Si el ωp > ωz, es un tipo de muesca de paso alto.

Si el ωzp, es un tipo de muesca de paso bajo.

filtro de muesca para señal ecg

El ECG o electrocardiógrafo es un proceso de diagnóstico muy importante en las ciencias médicas. Se utilizan varios filtros para mostrar los datos de salida producidos por la máquina. Sin los filtros, es bastante imposible leer los valores.

Hay tres tipos de filtros que se utilizan en una lectura de ECG. Son: filtro de paso alto, filtro de paso bajo y filtro de muesca. El filtro de paso alto filtra los componentes de alta frecuencia, mientras que los filtros de paso bajo hacen lo mismo con los componentes de frecuencia comunes. Los filtros de muesca filtran un determinado rango de frecuencia.

Especialmente la frecuencia suministrada de la CA interfiere con las lecturas del ECG. El filtro de muesca elimina dicha interferencia. Para América del Norte, la frecuencia de suministro es de 60 Hz, por lo que se utiliza un filtro de muesca de 60 Hz. En India y otros países donde la frecuencia de suministro es de 50 Hz, se utiliza un filtro de muesca de 50 Hz.

Sobre Sudipta Roy

Soy un entusiasta de la electrónica y actualmente me dedico al campo de la Electrónica y las Comunicaciones.
Tengo un gran interés en explorar tecnologías modernas como la inteligencia artificial y el aprendizaje automático.
Mis escritos están dedicados a proporcionar datos precisos y actualizados a todos los alumnos.
Ayudar a alguien a adquirir conocimientos me produce un inmenso placer.

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