Filtros Activos de Segundo Orden

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Electrónica II, Guía 5
Facultad
Escuela
Lugar de Ejecución
: Ingeniería.
: Electrónica
: Fundamentos Generales
(Edificio 3, 2da planta)
Filtros Activos de Segundo Orden
Objetivos Específicos
– Medir las tensiones de entrada y salida a distintas frecuencias.
– Calcular la ganancia a partir de valores medidos a distintas frecuencias.
– Trazar la curva de respuesta en frecuencia del filtro pasa bajos, en un
gráfico semilogarítmico.
– Determinar la frecuencia de potencia mitad (o de corte) a partir del gráfico
del filtro pasa bajos.
– Comparar la frecuencia de corte obtenida del gráfico con el valor calculado.
– Determinar las frecuencias de corte a partir del gráfico del filtro pasabanda.
– Determinar la frecuencia central (f0) del gráfico.
– Determinar el ancho de banda del gráfico.
Introducción Teórica
Con los amplificadores operacionales pueden construirse filtros activos pasa
bajos, pasa altos, pasa banda y de bloqueo de banda o rechaza banda. En esta
práctica se comprobará el filtro pasabajos, el cual deja pasar a las señales cuya
frecuencia esté por debajo de la frecuencia de corte y que atenúa a las que tengan
frecuencias mayores. Si los capacitores son iguales entres sí, y los resistores
también, la frecuencia de corte puede calcularse con la siguiente expresión:
fC =
0.0481
RC
La ganancia a frecuencias menores que la crítica es:
Av =
R 21
R 20
2
Electrónica II, Guía 5
El filtro pasabanda de esta práctica tiene la siguiente configuración:
C6=C5=C,
R17=R18=R,
R19= 2R
Y para este caso específico, la formula de la frecuencia central f0 y del ancho de
banda, son idénticas.
Este filtro deja pasar a las frecuencias por arriba y por debajo de la frecuencia
central, la que vale aproximadamente para este caso:
f0 =
1
≅ ∆F
2πRC
Materiales y equipos
N°
1
2
3
4
Cantidad
1
1
1
2
Descripción
Unidad PU-2000 con PU-2200
Tarjeta EB-122
Osciloscopio de doble trazo
Puntas de osciloscopio
Procedimiento
FILTRO PASA BAJOS
1. Conecte la tarjeta EB-122 en el PU2000 por las guías hasta el conector.
2. Busque el circuito que contiene a U2d. Está en la esquina inferior derecha
de la tarjeta con el nombre de LOW PASS.
3. Arme el circuito de la figura 5.1.
Figura 5.1. Filtro pasabajos.
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3
4. Ajuste el generador de señales a 20Hz de onda senoidal con 2 Vpp de
amplitud.
5. Conecte el generador de señales a los terminales de entrada del circuito.
6. Conecte el canal 1 del osciloscopio a los terminales de entrada y el canal 2
a los de salida.
7. Mida la tensión pico a pico a la salida y anótela en la tabla 5.1.
8. Calcule la ganancia de tensión Vsal/Ven del circuito y anótela en la tabla
5.1.
9. Repita los pasos 7 y 8 para todas las frecuencias listadas en la tabla 5.1.
F(Hz)
10
20
40
70
100
200
400
700
1000
Vsal(Vp-p)
Ganancia (Av)
Tabla 5.1. Salida del filtro pasabajo.
10. Dibuje la respuesta en frecuencia del circuito en las coordenadas
semilogarítmicas del gráfico 5.1.
11. En el gráfico encuentre la frecuencia de corte fc (frecuencia de ganancia
0.707).
12. Compare el resultado anterior con el valor calculado teóricamente con
R= 49kΩ y C=0.01µF.
Gráfico 5.1. Respuesta en frecuencia del filtro pasabajos.
Electrónica II, Guía 5
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FILTRO PASABANDA
13. Busque el circuito que contiene a U2c. Está ubicado en el centro de la
parte derecha de la tarjeta con el nombre de BAND PASS.
14. Arme el circuito de la figura 5.2.
Figura 5.2. Filtro pasabanda.
15. Ajuste el generador de señales a 20Hz de onda senoidal con amplitud de
2Vpp.
16. Conecte el generador de señales a los terminales de entrada del circuito.
17. Conecte el canal 1 del osciloscopio a los terminales de entrada y el canal 2
a los de salida.
18. Mida la tensión pico a pico a la salida y anótela en la tabla 5.2.
19. Calcule la ganancia de tensión Vsal/Ven y anote el resultado en la tabla 5.2.
20. Repita los pasos 18 y 19 para cada una de las frecuencias listadas en la
tabla 5.2.
F(Hz)
10
20
40
70
100
200
400
700
1000
Vsal(Vp-p)
Ganancia (Av)
Tabla 5.2.Salida del filtro pasabanda.
21. Dibuje la respuesta en frecuencia del circuito en el gráfico semilogarítmico
5.2. (en forma similar al gráfico 5.1.)
5
Electrónica II, Guía 5
Gráfico 5.2. Respuesta en frecuencia del filtro pasabanda
22. Busque en el gráfico la frecuencia f0 , el ancho de banda del filtro y la
ganancia de tensión en la frecuencia central fc.
23. Compare sus resultados con los cálculos teóricos con:
R= 49kΩ y C=0.01µF.
Análisis de resultados
1. Presente sus resultados y conclusiones al respecto de los circuitos vistos
en la presente práctica.
2. Obtenga la función de transferencia de los circuitos del filtro pasa bajos y
pasa banda estudiados.
Bibliografía
Millman, Jacob, Microelectrónica: “Circuitos y sistemas analógicos y digitales. Vol.2”
HISPANO EUROPEA, 1988 Edición: 1a
Clasificación: 621.381 M658 s.f.
Savant, C.J., "Diseño Electrónico : Circuitos y Sistemas"
PRENTICE HALL, 2000 Edición: 3a.
Clasificación: 621.381 S264 2000
Boylestad, Robert, “Electrónica : Teoría de Circuitos y dispositivos electrónicos”
PRENTICE HALL, 2003 Edición: 8a.
Clasificación: 537.534 B792 2003
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Hoja de cotejo:
5
1
Guía 5: Filtros activos de Segundo Orden.
Alumno:
Mesa No:
Docente:
GL:
Fecha:
EVALUACION
%
CONOCIMIENTO
25
APLICACIÓN
DEL
CONOCIMIENTO
70
1-4
Conocimiento deficiente de
los siguientes fundamentos
teóricos:
-Características de los filtros
activos de segundo orden.
-Funcionamiento de los
filtros pasa bajo.
-Funcionamiento de los
filtros pasa banda.
Cumple sólo con uno o dos
de los siguientes criterios:
-Traza la curva de respuesta
en frecuencia del filtro pasa
bajo.
-Traza la curva de respuesta
en frecuencia del filtro pasa
banda.
-Obtiene la frecuencia de
corte para un filtro pasa
bajo.
-Obtiene la frecuencia de
corte para un filtro pasa
banda.
Es un observador pasivo.
2.5
ACTITUD
Es ordenado pero no hace
un uso adecuado de los
Recursos
2.5
TOTAL
100
5-7
8-10
Conocimiento y
explicación
incompleta de los
fundamentos
teóricos
Conocimiento
completo y
explicación clara
de los fundamentos
teóricos
Cumple con tres de
los criterios.
Cumple con los
cuatro criterios.
Participa
ocasionalmente o
lo hace
constantemente
pero sin
coordinarse con su
compañero.
Hace un uso
adecuado de los
recursos respetando
las pautas de
seguridad, pero es
desordenado
Participa
propositiva e
integralmente en
toda la práctica.
Hace un manejo
responsable y
adecuado de los
recursos de
acuerdo a pautas de
seguridad e
Higiene
Nota