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Filtros:
Orden, fase, relación entrada-salida
Un filtro es un circuito con al menos un elemento
reactivo (inductor o capacitor).
Un circuito con solo un elemento reactivo es un
"filtro de primer orden", si el circuito tiene dos elementos reactivos es un
"filtro de segundo orden", etc.
La diferencia que existe entre un filtro de primer
orden y un filtro de orden mayor es la curva de respuesta de frecuencia
Como se ve del diagrama, las frecuencias de corte
(f1 y f2 para la curva azul y f3 y f4 para la curva roja) no necesariamente
indican que las frecuencias tanto a la izquierda de f1 y f3 y a la
derecha de f2 y f4 están completamente eliminadas.
 La curva en ambos casos desciende lentamente hasta
su nivel más bajo.
Lo ideal sería que el filtro tuviera una forma
más cuadrada de manera que las frecuencias indeseables fueran totalmente
eliminadas.
Para lograr esto se incrementa el orden de los
filtros (hay más elementos reactivos: bobinas y condensadores).
Este tipo de filtro es muy útil en muchos casos,
pero hay otros en donde la señal a filtrar no es muy potente y la esta va
perdiendo energía con forme avanza por las diferentes etapas del filtro. Para
estos casos es mejor utilizar "filtros activos".
Consideraciones de fase y la
tensión de salida.
En un filtro RC o RL hay que tomar en cuenta que el
desfase entre la tensión y la
corriente (alterna) está entre 0° y 90°. Este ángulo es
determinado con exactitud con los valores de los componentes y la frecuencia en
cuestión.
La fórmula es: Θ = arctan (Xc /R) para el caso de
un filtro RC.
- Si Xc (reactancia capacitiva) fuera mucho mayor
que R (digamos unas 100 veces) entonces. Θ = arctan(Xc /R) = arctan(100R
/R) = arctan(100) = 89.5°
- Si Xc (reactancia capacitiva) fuera mucho menor que R (digamos unas 100
veces) entonces. Θ = arctan(Xc /R) = arctan(Xc /100Xc) = arctan(1/100) =
0.5°
Si Xc y R tienen el mismo valor entonces, Θ =
arctan(Xc /R) = arctan(1) = 45°
 La tensión de salida del filtro depende de la
frecuencia y de la amplitud de la tensión de entrada. Se puede implementar un
gráfico que muestre la relación entre la tensión de salida y la tensión de
entrada (Vout/Vin) para un rango de frecuencia. (ejemplo con un filtro paso
alto).
Se puede ver que para bajas frecuencias, la
relación Vout / Vin es prácticamente "0" indicando que la tensión de salida es
muy baja. En cambio para frecuencias altas la relación Vout/Vin, está muy cerca
de "1", lo que indica que la tensión de salida Vout es prácticamente igual a la
tensión Vin. Este es el comportamiento esperado para un filtro paso alto (el ejemplo)
Enlaces relacionados
- Decibelios / decibeles
- Radián
-
Filtro RC paso bajo
- Filtro RC paso alto
-
Filtro RL paso bajo
- Filtro RL paso alto
- Filtro Activo Paso Bajo con Amplificador Operacional
- Diseño de filtro recursivo con lenguage C aplicados en Psoc Designer
- Ejemplo de diseño de filtro recursivo, con lenguaje C en Psoc Designer
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