Filtros Activos Elimina Banda

Una implementación prácticaFacultad de Ingeniería – UNaM - Electrónica

Analógica

Hoff, Romina A.; Krujoski, Matías G.; Statkievicz, Elías J.

Oberá, 25 de Junio de 2014

Filtros Activos Elimina Banda

“Rechazan una banda específica de frecuencias y dejan pasar todas las demás”

Poseen todas las ventajas de los filtros activos, a saber:

• La incorporación de AO produce ganancia, esto impide que la señal sea atenuada a través del filtro.

• La alta impedancia de entrada del AO evita el efecto de carga sobre la fuente de señal.

• La baja impedancia de salida del AO impide que el filtro se vea afectado por la carga que posee.

• Son de fácil ajuste para un amplio rango de frecuencias

Aplicación Práctica

Dos diseños, similar funcionalidad:

Filtro 1: eliminar el ruido de la tensión de línea en un circuito de audio.

audio y los altavocesFuente

Red~

Reproductorde Audio

Aplicación Práctica

Dos diseños, similar funcionalidad:

Filtro 2: eliminar la frecuencia de resonancia entre un amplificador de audio y los altavoces

Reproductorde Audio

Diseño de los Filtros

Diseño por software: FilterPro Desktop, Texas Instruments®

Especificaciones de Diseño

Filtro 1:Ganancia estática Frecuencia central Ripple de banda Banda de paso Orden Estimador: Butterworth

Especificaciones de Diseño

Filtro 2:

Frecuencia inferior Ganancia estática Frecuencia central Ripple de banda Banda de paso Orden Estimador: Butterworth

Frecuencia superiorGanancia estática Frecuencia central Ripple de banda Banda de paso Orden Estimador: Butterworth

Resultados de diseño

Filtro 1: topología Multiple Feedback

Resultados de diseño

Filtro 1: topología Sallen-Key

Resultados de diseño

Filtro 2: topología Sallen-Key

𝑓 0=15𝐻𝑧 𝑓 0=35𝐻𝑧

Resultados de diseño

Filtro 2: topología Multiple Feedback

𝑓 0=15𝐻𝑧

𝑓 0=35𝐻𝑧

Diseño del circuito para ensayo

Esquema de operación propuesto

Filtro 1

Reproductorde Audio

Filtro 2

circuito

Diseño del circuito para ensayo

Filtro 1: ambas topologías

2

13

117

U1:A

RC4136

13

1412

U1:D

RC4136

VC

C-

VC

C+

R131K

R91.2k

R8

2.2k

R7

10k

R6

10k

R5

10k

R121.8k

R10

3.3k

R11

3.3k

R4

6.8k

R1

3.3kVin

R22.2k

R31K

JP9

JUMPER

JP8

JUMPER

JP5

JUMPER

JP4

JUMPER

JP2

JUMPER

JP3

JUMPER

Vin

JP7

JUMPER

JP1

JUMPER

JP6

JUMPER

JP10

JUMPERcascada

Vout

PP3PIN

C8

1u

C2

1u

C4

1u

C1

1u

C62u

C3

0.1u

C13

0.1u

Diseño del circuito para ensayo

Filtro 2: ambas topologías, MFb con Frecuencia central ajustable

5

64U1:B

RC4136

9

810

U1:C

RC4136

R261K

R221.8k

R21

2.2k

R20

10k

R19

10k

R18

10k

R253.9k

R23

8.2k

R24

8.2k

R17

33k

R14

18kVin

R15560

R161K

JP18

JUMPER

JP17

JUMPER

JP15

JUMPER

JP14

JUMPER

JP12

JUMPER

JP13

JUMPER

Vin

JP16

JUMPER

JP11

JUMPER

Vout

cascada

RV15K

C12

1u

C5

1u

C7

1u

C9

1u

C102u

Diseño del circuito para ensayo

Circuito terminado

Diseño del circuito para ensayo

Circuito terminado

Resultados experimentales

Filtro de ruido de 50 Hz

101

102

-30

-20

-10

0

10

f [Hz]

Mg

[dB

]

MFB

Sallen-Key

101

102

0

50

100

150

f [Hz]

Fas

e [g

rado

s]

MFB

Sallen-Key

Filtro 50 Hz

Resultados experimentales

Filtro de Subwoofer

101

102

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

f [Hz]

Mg

[dB

]

MFb wmin

MFb wmed

MFb wmax

Sallen-Key

101

102

0

50

100

150

200

f [Hz]

Fas

e [g

rado

s]

MFb wmin

MFb wmed

MFb wmax

Sallen-Key

Filtro Subwoofer

ConclusionesEn general, los filtros diseñados se desempeñan según las especificaciones; a pesar del faltante de capacitores no polarizados.

Resultó una experiencia muy enriquecedora la tarea de diseñar el conjunto de filtros configurables mediante un juego de jumpers.

Gracias a los resultados obtenidos, se determina que la topología Multiple Feedback presenta mayor versatilidad de calibración mediante elementos circuitales sencillos, como los presets. Sin embargo, cabe destacar la menor cantidad de componentes requeridos por la topología Sallen-Key.

Es menester resaltar que, todos los filtros ensayados ofrecieron una atenuación superior a la de diseño; considerando este aspecto muy satisfactorio.

En cuánto al software utilizado en el diseño de los filtros, se resalta su usabilidad y versatilidad; tomándolo así como herramienta referente para futuros trabajos.