Filtros Low-Pass

Published On Jan-18-2018

Transcripción

Al combinar resistores, capacitores e inductores de maneras específicas, es posible crear circuitos que permitan el paso de frecuencias específicas, mientras atenúan o impiden el paso de otras. Estos circuitos reciben el nombre de filtros, entre los cuales podemos mencionar los filtros low-pass, high-pass, band-pass y notch. Los ecualizadores emplean distintos conjuntos de filtros para modificar el balance espectral de una señal. Analicemos los filtros low-pass.

Podemos crear un filtro pasa bajos, mediante la combinación de un resistor y un capacitor, o bien, mediante la combinación de un inductor y un resistor.

Figura 6.10. Filtros low-pass

Recordemos que, cuanto mayor sea la frecuencia de la corriente alterna, menor es la impedancia capacitiva. Por lo tanto, parte de la corriente que entra al circuito se filtrará hacia la conexión a tierra del capacitor.

Por el contrario, cuanto menor sea la frecuencia de la corriente que ingresa al circuito, mayor es la reactancia capacitiva del capacitor. Por lo tanto, muy poca o ninguna corriente se filtrará. La mayoría de la corriente continuará su camino hacia la salida del circuito.

En el circuito RL, el comportamiento es similar. Cuanto mayor sea la frecuencia de la corriente alterna que ingresa al circuito, mayor es la reactancia inductiva del inductor, por lo que menos corriente pasa a través de él. Cuanto menor sea la frecuencia, menor es la reactancia inductiva y más corriente pasa a través del inductor.

La atenuación del filtro se define como el valor absoluto de la relación, entre el voltaje de salida y el voltaje de entrada. Este valor puede ser encontrado por medio de la fórmula que se indica a continuación. En esta, conforme la velocidad angular se acerca a cero, la atenuación se acerca a 1. Cuanto mayor sea la velocidad angular, la atenuación decae, es decir, menor es la relación entre el voltaje de salida y el voltaje de entrada. Así, cuanto mayor sea la frecuencia, menor es la amplitud del voltaje de salida.

La frecuencia de corte o cutoff frequency se define como la frecuencia en la cual el voltaje de salida es aproximadamente 70.7% del voltaje de entrada. Esto equivale a dividir el voltaje de entrada entre la raíz cuadrada de dos, o bien, una atenuación de 3dB.

Figura 6.11. Atenuación de un filtro low-pass RC

Debemos tomar en cuenta que las señales que sean atenuadas por el filtro sufrirán un desfase. Podemos determinar el desfase phi entre el voltaje de entrada y el voltaje de salida, por medio de la siguiente fórmula. Observamos, también, el gráfico resultante de esta función. Cuanto mayor sea la velocidad angular, el desfase alcanza los -90°. En la frecuencia cutoff, el desfase es de -45°.

Figura 6.12. Desfase entre el voltaje de salida y el voltaje de entrada en un filtro low-pass RC

Para determinar la atenuación de un filtro low-pass RL y su desfase, utilizamos las siguientes fórmulas.

Figura 6.13. Atenuación de un filtro low-pass RL

Figura 6.14. Desfase entre el voltaje de salida y el voltaje de entrada en un filtro low-pass RL

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