1. filtros pasivos

7/26/2019 1. Filtros Pasivos

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Decibeles filtros

16y curvas de Bode



Decibel

•

La unidad decibel (dB) definida por una expresión logarítmicutiliza en la industria para definir niveles de audio, gananciavoltaje, energía, fuerza de campo, etcétera.

• Un buen ejemplo de su uso es en sistemas de audio, donde ganancia de 3 dB es aquella que puede ser detectada por el

humano y a niveles normales de audición.

• La conversación normal ocurre aproximadamente a 60 dB, eque el daño al tímpano puede empezar a los 100 dB y más a



Decibel

Algunas áreas de aplicación Las siguientes son algunas de las aplicacioncomunes de la función logarítmica:• 1. La respuesta de un sistema puede trazarse para un intervalo de valo

otra forma sería imposible o difícil de manejar con una escala lineal.

• 2. Los niveles de potencia, voltaje y similares pueden compararse sin tocuparse de números muy grandes o muy pequeños, los cuales a menoscurecen el verdadero impacto de la diferencia de las magnitudes.

•

3. Varios sistemas responden a los estímulos externos de una manerano lineal. El resultado es un modelo matemático que permite un cálcude la respuesta a una señal de entrada particular.

• 4. La respuesta de un sistema en cascada o compuesto puede determrapidez por medio de logaritmos, si se conoce la ganancia de cada etaen logaritmos. Esta característica se demuestra a continuación en un e



Escala Logaritmica



DECIBELES

Ganancia de potencia

•

Belios• Decibelios

• dBm



DECIBELES

Ganancia de Voltaje

•

dBv



Respuesta Auditiva Humana

• El oído humano no responde de una manera lineal a cambios dpotencia de una fuente; es decir, una duplicación del nivel de paudio de 1/2 a 1 W no duplica el nivel del volumen para el oídocambio de 5 a 10W es captado por el oído como el mismointensidad que de 0,5 a 1W. El oído, por consiguiente, respondelogarítmica ante cambios de niveles de potencia de audio.

• El nivel de 0.0002 microbares es el nivel del umbral de audición

•

En particular observe el nivel sonoro de iPods y reproductorepara los que se sugiere, con base en investigaciones, que nodurante más de 1 hora al día a 60% de su volumen para evauditivos permanentes. Recuerde siempre que por lo comúnauditivos son irreversibles, de modo que cualquier pérdida es ptiempo.



Respuesta AuditivaHumana



Respuesta Auditiva Humana

•

Mediante experimentación se ha encontrado que, en pronivel del volumen se duplica por 10 dB de cambio del niveconclusión comprobada en parte por los ejemplos de la parde la tabla anterior.

• En otras palabras, la duplicación del nivel sonoro disponibfuente acústica de 1 W requiere incrementarla a una fuente

• A niveles de audición normales, se requeriría un caproximadamente 3 dB (dos veces el nivel de potencia) pcambio fuera perceptible por el oído humano.



Filtros

Cualquier combinación de elementos pasivos (R, L y C ) y(transistores o amplificadores operacionales) diseñada para so rechazar una banda de frecuencias se llama filtro.

Por lo general se especifican dos clasificaciones de filtros:

1. Filtros pasivos son aquellos filtros compuestos de combinserie o en paralelo de elementos R, L y C .

2. Filtros activos son los que emplean dispositivos actitransistores y amplificadores operacionales, combinaelementos R, L y C .



Filtros

Todos los filtros pertenecen a las cuatro grandes categorías depasabajas, pasaaltas, pasabandas y de banda suprimida.



Filtros PB

La curva se puede normalizar Curva de fases



Filtros PB



Filtro PB RL

Deber: entregar demostración



Filtro Pasa Alto RC

• El filtro R-C pasaaltas se conoce como red de adelanto.



Filtro Pasa Alto RL

Deber: entregar demostración



CURVAS DE BODE

Bosqueja la respuesta de frecuencia de factores comamplificadores y sistemas en una escala de decibeles qahorrarnos mucho tiempo y esfuerzo, y que es a la vez unamanera de comparar niveles de decibeles a diferentes frecue

Las curvas obtenidas para la magnitud y/o el ángulo de fa frecuencia se llaman curvas de Bode. Utilizando segmentollamados curvas de Bode idealizadas, la respuesta de frecuesistema puede determinarse con eficiencia y precisión.



CURVAS DE BODE

• El valor positivo puede interpretarse como si la pendiente de la gan positiva conforme f se acerca a fc.

• Se dice que dos frecuencias separadas por una relación de 2:1 estánuna de otra.

• Para las curvas de Bode, un cambio de frecuencia de una octava prcambio de ganancia de 6 dB.

• Se dice que dos frecuencias separadas por una relación de 10:1 estádécada una de otra.

• Para las curvas de Bode, un cambio de frecuencia de una década prcambio de ganancia de 20 dB.



CURVAS DE BODE

• Para graficar la ecuación anterior, considere los siguientes nfrecuencia creciente:



FILTROS PASABANDAS

La forma más directa de obtener las características pasabandutilizar un circuito resonante en serie o en paralelo.

• El circuito resonante es una combinación de elementos R,característica de respuesta de frecuencia es semejanteaparece en la figura 15.1. En esta figura se observa que laes máxima a la frecuencia fr , y decrece a la derecha y a la izesta frecuencia. En otras palabras, dentro de un intervalode frecuencias, la respuesta se acercará o será igual a l(Capítulo 15)

• Deber: Circuitos resonantes serie - paralelo



FILTROS PASABANDAS



FILTRO RECHAZA BANDAS O DE BANDA

SUPRIMIDA




SUPRIMIDA

Para el circuito resonante en serie de la figura, las ecuacionesresonancia:




SUPRIMIDA



FILTRO PASABAJAS Y PASA ALTAS CON

RÉGIMEN IMPULSIVO

REDES R-C TRANSITORIAS

La ecuación resultante para el voltaje a través de un capacitor:

Vi es el voltaje inicial que pasa a través del capacitor cuando empieza latransitoria. El voltaje Vf es el valor de estado constante (en reposo) del vpasa a través del capacitor cuando la fase transitoria ha terminado.

El periodo transitorio puede representarse de forma aproximada como es la constante de tiempo de la red y es igual al producto RC.




RÉGIMEN IMPULSIVO

Recordemos que todo parte de:

Hay que considerar un valor inicial de vc = vi

Analizar que pasa si Vi=0

Se puede aplicar también la siguiente ecuación:




RÉGIMEN IMPULSIVO

• Hacer ejemplo 19.8, 19.9

• RESPUESTA R-C A ENTRADAS DE ONDA CUADRADA




RÉGIMEN IMPULSIVO

RESPUESTA R-C A ENTRADAS DE ONDA CUADRADA

• Para el análisis siguiente, supondremos que las condicionesestable se establecerán después de que ha transcurrido un pcinco constantes de tiempo. Los tipos de formasdesarrolladas a través de un capacitor pueden dividirse entres tipos fundamentales:

• T /2 > 5τ , T /2 = 5 τ , y T /2 < 5τ




RÉGIMEN IMPULSIVO





RÉGIMEN IMPULSIVO


¿ Qué pasa con si T/2 <




RÉGIMEN IMPULSIVO


Realizar ejemplo 19.10 y 19.11



Referencias

Introducción a Análisis de Circuitos, Boylestad, 12 edición, 20

Capítulo 16 y 19.

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