Filtros HPF pasivos

Published On Jan-18-2018

Transcripción

Probablemente, los filtros high-pass son aún más utilizados, en la grabación, que los filtros low-pass. Ahora bien, ¿cómo diseñamos uno? Supongamos que deseamos diseñar un filtro high-pass con una frecuencia cutoff de 1kHz y una atenuación de, al menos, -45dB en los 300Hz. Esta será nuestra frecuencia stop-band. Las impedancias de la fuente y del load serán, ambas, 50 ohms. Asimismo, se desea emplear una respuesta Butterworth.

Para diseñar este filtro, consideraremos el filtro high-pass como una “inversión” del filtro low-pass. Así, diseñaremos un filtro normalizado y llevaremos a cabo diversos “trucos” para convertirlo en un filtro high-pass normalizado. Finalmente, lo ajustaremos, según la impedancia y frecuencia, en Hertz.

Primeramente, veamos un diagrama de la atenuación del filtro. Observamos los valores de atenuación deseados en cada punto específico. Ahora, invirtamos horizontalmente la curva y normalicémosla. Podemos encontrar el factor de inclinación de la misma manera que lo hicimos anteriormente.

Figura 7.19. Diagrama de atenuación del HPF

Figura 7.20. Factor de inclinación

Ahora, debemos referirnos de nuevo a las curvas de atenuación de los filtros Butterworth, para determinar el orden del circuito que necesitamos. De manera que buscamos la curva que atenúa aproximadamente -45dB, en la frecuencia normalizada de 3.3.

Al observar el gráfico, notamos que la curva de n=5 coincide con la atenuación que buscamos, por lo que debemos emplear un circuito LC de quinto orden.

En este punto, debemos decidir si utilizamos una configuración T o una configuración pi. Debido a que las impedancias de la fuente y el load son iguales, podríamos inclinarnos por la configuración pi, buscando reducir la cantidad de inductores. No obstante, al convertir el filtro LPF en un filtro HPF, tendremos que cambiar los inductores por capacitores y viceversa. Por lo tanto, debemos utilizar una configuración T. Así, al invertir el filtro para obtener el circuito del HPF, tendremos menos inductores que capacitores.

Acto seguido, nos referiremos a la tabla de valores para filtros LPF Butterworth, donde encontraremos los valores de cada componente. De esta forma, obtenemos el circuito normalizado del filtro LPF.

Figura 7.21. Filtro LPF de quinto orden en configuración T

Para convertir este filtro LPF en un filtro HPF, debemos cambiar los inductores por capacitores y viceversa. Recordemos la relación entre la frecuencia y las reactancias capacitivas e inductivas. Conforme aumenta la frecuencia, disminuye la reactancia capacitiva y aumenta la reactancia inductiva. Al ubicar los inductores en las conexiones a tierra, las frecuencias bajas se filtrarán, mientras que las altas continuarán su recorrido hacia la salida.

Adicionalmente, debemos transformar los valores de cada componente, según se indica en las operaciones.

Figura 7.22. Filtro LPF invertido, para convertirse en un HPF

Finalmente, debemos ajustar el valor de cada componente a la impedancia específica y convertir la frecuencia de radianes por segundo a Hertz. De esta manera, obtenemos el diseño final de nuestro filtro HPF.

Figura 7.23. Cálculo de los valores de cada componente

Figura 7.24. Diagrama final del filtro HPF

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