13b - Simulación de filtros

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Filtros activos - Filter Wiz

Descarga aquí Filter Wiz Lite 1.27

La elaboración de filtros es una tarea compleja. Consiste en:

1. Elegir tipo de filtro (LP, HP…), ganancia banda de paso y atenuación banda de transición.
   • La banda de transición determina el orden del filtro (n=1 → 20 dB/déc; n=2 → 40 dB/déc), y este su selectividad.
   • Trabajaremos con celdas de orden 1 y 2. Combinando, podremos alcanzar cualquier orden (ej: 5 = 2 + 2 + 1).
2. Elegimos método de aproximación a respuesta ideal.

• Butterworth busca que la banda pasante sea uniforme.
• Chebyshev “riza” en banda pasante, pero es más “abrupto” en la atenuación (a igual orden que Butterworth)
• Chebyshev inverso “riza” en la banda atenuada.
• Cauer tiene la transición más “abrupta” de todas. Se comporta como los dos tipos (riza en ambas bandas)
• Bessel-Thomson

  

3. Elegimos el circuito asignado a cada una de las etapas (la frecuencia de corte debe ser la misma en todas las etapas). Los circuitos suelen ser células preconcebidas: Rauch, Sallen-Key, MFB, KHN…

   

4. Ajusta componentes, y simula en MultiSIM!

Factor de calidad Q es la frecuencia de resonancia dividida entre el ancho de banda pasante.

Ganancias en decibelios y unitarias (V/V, W/W)

Cuando trabajamos en V/V, una atenuación de 3 dB equivale a 0,7 de ganancia debido a que $P=V^2/R$

Dicho de otra manera, duplicar el voltaje sube 6 dB. Duplicar la potencia, sube 3 dB.

Ejercicios

1. Abre Filter Wiz Lite y diseña un filtro paso bajo de ganancia 1 V/V (pueden ser varios pasivos o activos) con una frecuencia de corte de 100 kHz. Queremos que a 1 MHz atenúe 40 dB respecto a la ganancia de banda pasante. Elige la aproximación que tenga menor número de orden y mayor selectividad. No nos importa la planicidad en la banda de paso.

   Captura pantalla del circuíto que resuelva el problema con menos componentes. Ajusta a resistencias serie E24. Pantallazo de la introducción de datos y del esquema electrónico de Filter Wiz (NO Multisim)

2. Diseña un filtro paso banda de ganancia 2 V/V y frecuencia central a 7,5 kHz. Ancho de banda BW (Bpb) = 5 kHz y ancho de banda para alcanzar una atenuación de 20 dB (Bsb): 10 kHz respectivamente. Mide en el dibujo las frecuencias de corte superior e inferior (BW=fcs - fci). Elige una respuesta que no tenga muchas etapas aunque presente rizado en banda de paso. Ajusta a resistencias serie E24. Pantallazo de la introducción de datos y del esquema electrónico en Multisim. Simula ese esquema en Multisim y traza en Excel la curva ganancia/frecuencia.

Recuerda: Las etapas (”stages”) pueden ser de orden 1 (20 dB/déc, se pueden hacer con filtros pasivos o activos) o bien orden 2 (40 dB/déc, sólo filtros activos).

• Filter Wiz te propone un montón de formas de hacer la misma etapa.
• Si necesitas un orden mayor, pondrás varias etapas en cascada. Por ejemplo: orden 5 se haría con 2 + 2 + 1.

Selectividad: verticalidad de la banda de transición. Cuanto más selectivo, más abrupta es la caída en la banda de transición.

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