Practica-3final.docx

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA EN INGENIERÍA Y TECNOLOGÍAS AVANZADAS “UPIITA” ELECTRÓNICA ANALÓGICA PROF. BALLARDO RODRÍGUEZ CHETZYL

GRUPO: 2MV4 PRÁCTICA 3 FILTRO PASA BANDA DE BANDA ANGOSTA

ALUMNOS: CORTEZ CONDE ALEXANDER URAGA CENTENO MAYRA SOLIS GALEANA MARCO ANTONIO

FECHA DE ENTREGA: 11-03-19

Introducción: Un filtro pasa banda deja pasar todas las señales situadas dentro de una banda entre un límite inferior de frecuencia y un límite superior de frecuencia y, en esencia, rechaza todas las frecuencias que quedan fuera de esta banda. El ancho de banda B se define como la diferencia entre la frecuencia crítica superior y la frecuencia crítica inferior

B=fh−fl Las frecuencias críticas son, desde luego, los puntos donde la curva de respuesta da 70.7% de su valor máximo, también se llaman frecuencias de 3dB. La frecuencia en torno a la cual la banda de paso está centralizada se llama frecuencia central o de corte, definida como la media geométrica de las frecuencias críticas. Figura 1. Curva de respuesta filtro pasa banda.

fr= √ fh fl Cuenta con un factor de calidad Q, que es una indicación de la selectividad del filtro. Mientras más alto sea el valor de Q, más angosto será el ancho de banda. El factor de calidad Q de un filtro pasa banda es el cociente de la frecuencia de corte entre el ancho de banda:

Q=

fr B

Los filtros pasa banda en ocasiones se clasifican como banda angosta con Q>10 o de banda ancha con Q<10 El filtro pasa banda de banda angosta se construye en una sola etapa.

Figura 2. Circuito eléctrico de filtro pasa banda; Banda angosta.

Desarrollo: Diseño. Filtro pasa banda de banda angosta con Bmax= 500Hz Valores elegidos B

Valores calculados Q

400Hz

fr

R

1.6kHz

Rr C

1nF

Rf

Usando las formulas ya definidas en clase:

4 397,750 Ω 12,830.65 Ω 795,500 Ω

fl

1.412kHz

fh

1.812kHz

Obteniendo Rr

Obteniendo Q 3

fr 1.6 x 10 Hz Q= = B 400 Hz

=4

Q= 4

Rr=

R 397750 Ω = = 12,830.65 Ω 2 2Q −1 2 ( 42 )−1

Rr = 12,830.65 Ω

Obteniendo R

Obteniendo Rf

Rf =2 R=2 ( 397,750 Ω ) = 795,500 Ω

0.1591 0.1591 = = BC 400 Hz ( 1 x 10.9 F ) 397,750 Ω R=

Rf=795,500 Ω

R= 397,750 Ω

Obteniendo fh y fl

√

√

B2 B 400 2 400 +fr 2− = +1.6 x 1032− =1.412kHz 4 2 4 2 fh=fl+ B=1.412kHz +400 Hz=1.812 kHz fl=

Introduciendo con el generador de señales, una tensión de 2.24v aproximadamente, obtuvimos los resultados presentados en la siguiente tabla: Filtro pasa banda Frecuencia f (Hertz)

900 Hz

1 kHz

1.1 k Hz

1.2 kHz

1.3 kHz

1.4 kHz Frecuencia de corte inferior

Voltaje de salida (Vo)

520 mV

680 mV

880 mV

1.24 V

1.52V

1.84 V

Voltaje de entrada (Vin)

2.24 V

2.24 V

2.24 V

2.24 V

2.24 V

2.24 V

Vo/Vin

0.2321 −12.69

0.3035 −10.35

0.3928 −8.11

0.5535 −5.13

0.6785 −3.36

0.8214 −1.70

1650 Hz

1700 Hz

G=20 log ⁡(

Vo ) Vin

Filtro pasa banda Frecuencia f (Hertz)

1450 Hz

1500 Hz

1600 Hz

1.8 kHz Frecuencia de corte superior

Voltaje de salida (Vo)

2.04 V

2V

1.76 V

1.48 V

1.36 V

1.12V

Voltaje de entrada (Vin)

2.24 V

2.24 V

2.24 V

2.24 V

2.24 V

2.24 V

0.9107 −0.8124

0.8928 −0.9849

0.7857 −2.0948

0.6607 −3.6

0.6071 −4.3347

0.5 −6.0205

Vo/Vin

Vo G=20 log ⁡( ) Vin

Filtro pasa banda Frecuencia f (Hertz)

1.9 kHz

2 kHz

2.1 kHz

2.2 kHz

2.3 kHz

Voltaje de salida (Vo)

960 mV

800 mV

680 mV

640 mV

600 mV

Voltaje de entrada (Vin)

2.24 V

2.24 V

2.24 V

2.24 V

2.24 V

Vo/Vin

0.4285 −7.36

0.3571 −8.94

0.3035 −10.35

0.2857 −10.88

0.2678 −11.44

G=20 log ⁡(

FOTOGRAFIAS

Vo ) Vin

Graficando estos datos, obtenemos la siguiente gráfica

Filtro pasa banda (banda angosta)

0

-2

G=20log(Vo/Vi)

-4

-6

-8

-10

-12 500

1000

DIAGRAMA DE BODEY CIRCUITO ELECTRICO (simulación)

1500 Frecuencia Hz

200

FRECUENCIA DE CORTE SUP.

FRECUENCIA DE CORTE INF.

Interpretación de resultados La señal de entrada se mantuvo constante en todas las mediciones, a diferencia del filtro de banda ancha. La atenuación de este filtro fue mucho más rápida, pues si no se encontraba en el rango de frecuencias, el voltaje de salida disminuía notablemente a mili volts. Esto se debe a que está hecho en una sola etapa y no depende de la variación de un filtro pasa baja o pasa alta como en la práctica anterior. Por esta razón nuestro diagrama de Bode se acerca más al ideal de un filtro pasa banda.

CONCLUSIONES

CORTEZ CONDE ALEXANDER En esta práctica, observamos el comportamiento de los filtros pasa banda, cuya configuración no es muy diferente a lo que ya hemos visto, de hecho, es la unión de dos filtros que hemos visto con anterioridad. El diseño no fue una complicación, lo único diferente fueron algunos cálculos y la respuesta que obtuvimos en el osciloscopio fue la deseada, a pesar de que no contábamos con los valores exactos de resistencias. Me parece de mucha importancia el entendimiento de esta práctica ya que tiene muchas aplicaciones en la ingeniería.

SOLIS GALEANA MARCO ANTONIO La realización de este filtro fue de gran utilidad ya que logramos un mejor comportamiento del filtro, mucho más preciso y un rango más corto de error. Solo fue hasta que vi su comportamiento en el osciloscopio que noté con claridad la importancia del mismo. Aunque sus cálculos son relativamente mas complejo que el de banda ancha.

URAGA CENTENO MAYRA Se analizó otra configuración de un filtro pasa banda que es mucho más selectivo en cuanto a rangos de frecuencias que el de la práctica anterior. Se notó rápidamente en el osciloscopio pues la atenuación fue mejor, se redujo al orden de milis desde que cambiabas la frecuencia a alguna fuera del rango. En mi opinión, estos filtros son más precisos y prácticos debido a su construcción de una etapa y a su ganancia. Sin embargo, siempre hay que tener cuidado en cuanto al valor de las resistencias, mientras más alejadas de nuestros valores teóricos sean más variaciones tendrá nuestro filtro.

REFERENCIAS

Floyd,T. (2008). Dispositivos electrónicos. México: Pearson Educación.