viernes, 4 de junio de 2010
Filtros electrónicos.
Un filtro eléctrico o filtro electrónico es un elemento que discrimina una determinada frecuencia o gama de frecuencias de una señal eléctrica que pasa a través de él, pudiendo modificar tanto su amplitud como su fase.
Caracteristicas:
a)Función de Transferencia.
Con independencia de la realización concreta del filtro (analógico, digital o mecánico) la forma de comportarse de un filtro se describe por su función de transferencia. Ésta determina la forma en que la señal aplicada cambia en amplitud y en fase al atravesar el filtro. La función de transferencia elegida tipifica el filtro.
b)Orden.
El orden de un filtro describe el grado de aceptación o rechazo de frecuencias por arriba o por debajo, de la respectiva frecuencia de corte. Un filtro de primer orden, cuya frecuencia de corte sea igual a (F), presentará una atenuación de 6 dB en la primera octava (2F), 12 dB en la segunda octava (4F), 18 dB en la tercera octava (8F) y así sucesivamente. Uno de segundo orden tendría el doble de pendiente .Esto se relaciona con los polos y ceros: los polos hacen que la pendiente baje con 20 dB por década y los ceros que suba también con 20 dB por década, de esta forma los polos y ceros pueden compensar su efecto.
Para realizar filtros analógicos de órdenes más altos se suele realizar una conexión en serie de filtros de 1º o 2º orden debido a que a mayor orden el filtro se hace más complejo. Sin embargo, en el caso de filtros digitales es habitual obtener órdenes superiores a 100.
Tipos de Filtros:
Filtro paso bajo: Es aquel que permite el paso de frecuencias bajas, desde frecuencia 0 o continua hasta una determinada. Presentan ceros a alta frecuencia y polos a bajas frecuencia.
Filtro paso alto: Es el que permite el paso de frecuencias desde una frecuencia de corte determinada hacia arriba, sin que exista un límite superior especificado. Presentan ceros a bajas frecuencias y polos a altas frecuencias.
Filtro paso banda: Son aquellos que permiten el paso de componentes frecuenciales contenidos en un determinado rango de frecuencias, comprendido entre una frecuencia de corte superior y otra inferior.
Filtro elimina banda: También llamado filtro rechaza banda, atenua banda o filtro Notch, es el que dificulta el paso de componentes frecuenciales contenidos en un determinado rango de frecuencias, comprendido entre una frecuencia de corte superior y otra inferior.
Filtro multibanda: Es que presenta varios rangos de frecuencias en los cuales hay un comportamiento diferente.
Filtro variable: Es aquel que puede cambiar sus márgenes de frecuencia.
Filtros activos y pasivos.
Filtro pasivo: Es el constituido únicamente por componentes pasivos como condensadores, bobinas y resistencias.
Filtro activo: Es aquel que puede presentar ganancia en toda o parte de la señal de salida respecto a la de entrada. En su implementación se combinan elementos activos y pasivos. Siendo frecuente el uso de amplificadores operacionales, que permite obtener resonancia y un elevado factor Q sin el empleo de bobinas.
Filtros analógicos o digitales.
Atendiendo a cómo se construye el filtro, bien con componentes electrónicos analógicos, bien con electrónica y lógica digitales, los filtros pueden clasificarse en:
Filtro analógico: es el filtro clásico. Diseñado con componentes analógicos tales como resistencias, condensadores y amplificadores operacionales.
Filtro digital: un chip o microprocesador se encarga del cálculo de la señal de salida en función de unos parámetros programados en el interior de la electrónica. Electrónicas típicas para el cálculo de filtros digitales son las FPGAs, DSPs, microprocesadores y microcontroladores.
Hoy en día la mayoría de filtros son digitales debido a los beneficios de los sistemas digitales frente a los analógicos: repetitibilidad, estabilidad, redefinibles por software en vez de hardware, tamaño, etc.
Caracteristicas:
a)Función de Transferencia.
Con independencia de la realización concreta del filtro (analógico, digital o mecánico) la forma de comportarse de un filtro se describe por su función de transferencia. Ésta determina la forma en que la señal aplicada cambia en amplitud y en fase al atravesar el filtro. La función de transferencia elegida tipifica el filtro.
b)Orden.
El orden de un filtro describe el grado de aceptación o rechazo de frecuencias por arriba o por debajo, de la respectiva frecuencia de corte. Un filtro de primer orden, cuya frecuencia de corte sea igual a (F), presentará una atenuación de 6 dB en la primera octava (2F), 12 dB en la segunda octava (4F), 18 dB en la tercera octava (8F) y así sucesivamente. Uno de segundo orden tendría el doble de pendiente .Esto se relaciona con los polos y ceros: los polos hacen que la pendiente baje con 20 dB por década y los ceros que suba también con 20 dB por década, de esta forma los polos y ceros pueden compensar su efecto.
Para realizar filtros analógicos de órdenes más altos se suele realizar una conexión en serie de filtros de 1º o 2º orden debido a que a mayor orden el filtro se hace más complejo. Sin embargo, en el caso de filtros digitales es habitual obtener órdenes superiores a 100.
Tipos de Filtros:
Filtro paso bajo: Es aquel que permite el paso de frecuencias bajas, desde frecuencia 0 o continua hasta una determinada. Presentan ceros a alta frecuencia y polos a bajas frecuencia.
Filtro paso alto: Es el que permite el paso de frecuencias desde una frecuencia de corte determinada hacia arriba, sin que exista un límite superior especificado. Presentan ceros a bajas frecuencias y polos a altas frecuencias.
Filtro paso banda: Son aquellos que permiten el paso de componentes frecuenciales contenidos en un determinado rango de frecuencias, comprendido entre una frecuencia de corte superior y otra inferior.
Filtro elimina banda: También llamado filtro rechaza banda, atenua banda o filtro Notch, es el que dificulta el paso de componentes frecuenciales contenidos en un determinado rango de frecuencias, comprendido entre una frecuencia de corte superior y otra inferior.
Filtro multibanda: Es que presenta varios rangos de frecuencias en los cuales hay un comportamiento diferente.
Filtro variable: Es aquel que puede cambiar sus márgenes de frecuencia.
Filtros activos y pasivos.
Filtro pasivo: Es el constituido únicamente por componentes pasivos como condensadores, bobinas y resistencias.
Filtro activo: Es aquel que puede presentar ganancia en toda o parte de la señal de salida respecto a la de entrada. En su implementación se combinan elementos activos y pasivos. Siendo frecuente el uso de amplificadores operacionales, que permite obtener resonancia y un elevado factor Q sin el empleo de bobinas.
Filtros analógicos o digitales.
Atendiendo a cómo se construye el filtro, bien con componentes electrónicos analógicos, bien con electrónica y lógica digitales, los filtros pueden clasificarse en:
Filtro analógico: es el filtro clásico. Diseñado con componentes analógicos tales como resistencias, condensadores y amplificadores operacionales.
Filtro digital: un chip o microprocesador se encarga del cálculo de la señal de salida en función de unos parámetros programados en el interior de la electrónica. Electrónicas típicas para el cálculo de filtros digitales son las FPGAs, DSPs, microprocesadores y microcontroladores.
Hoy en día la mayoría de filtros son digitales debido a los beneficios de los sistemas digitales frente a los analógicos: repetitibilidad, estabilidad, redefinibles por software en vez de hardware, tamaño, etc.
viernes, 14 de mayo de 2010
Filtro pasa bajo.
Filtro:
Es el proceso de discriminar algo a partir de una frecuencia de corte.
En electrónica se filtran frecuencias.
Un filtro pasa bajo corresponde a un filtro caracterizado por permitir el paso de las frecuencias más bajas y atenuar las frecuencias más altas. El filtro requiere de dos terminales de entrada y dos de salida, de una caja negra, también denominada cuadripolo o bipuerto, así todas las frecuencias se pueden presentar a la entrada, pero a la salida solo estarán presentes las que permita pasar el filtro. De la teoría se obtiene que los filtros están caracterizados por sus funciones de transferencia, así cualquier configuración de elementos activos o pasivos que consigan cierta función de transferencia serán considerados un filtro de cierto tipo.
Circuito Pasa bajo.
Calculo teorico:
Es el proceso de discriminar algo a partir de una frecuencia de corte.
En electrónica se filtran frecuencias.
Un filtro pasa bajo corresponde a un filtro caracterizado por permitir el paso de las frecuencias más bajas y atenuar las frecuencias más altas. El filtro requiere de dos terminales de entrada y dos de salida, de una caja negra, también denominada cuadripolo o bipuerto, así todas las frecuencias se pueden presentar a la entrada, pero a la salida solo estarán presentes las que permita pasar el filtro. De la teoría se obtiene que los filtros están caracterizados por sus funciones de transferencia, así cualquier configuración de elementos activos o pasivos que consigan cierta función de transferencia serán considerados un filtro de cierto tipo.
Circuito Pasa bajo.
Calculo teorico:
Fotocontrol.
Circuito de fotocontrol:
El fotocontrol es un dispositivo electrónico que sirve para ahorrar energia.
Su funcion principal es controlar el encendido y apagado del alumbrado, para
asi lograr que los luminarios esten encendidos cuando sea necesario, asi como
tambien proteger a los equipos de transitorios ocasionados por descargas
eléctricas.
Si no se tiene un dispositivo de proteccion que absorva estas descargas, los
equipos serian destrozados.
El fotocontrol enciende el alumbrado cuando la luz natural baja aproximadamente a 8 lux y lo apaga aproximadamente a 24 lux.
El dispositivo de retardo (3-5 seg) impide operaciones falsas del interruptor debido al movimiento de nubes pasajeras, relámpagos o faros de vehiculos.
Al instalarse, el encedido y apagado ocurrirá después del período de retardo.
viernes, 16 de abril de 2010
Amplificador Operacional.
Un amplificador operacional (comúnmente abreviado A.O. u op-amp), es un circuito electrónico (normalmente se presenta como circuito integrado) que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia).
El A.O. ideal tiene una ganancia infinita, una impedancia de entrada infinita, un ancho de banda también infinito, una impedancia de salida nula, un tiempo de respuesta nulo y ningún ruido. Como la impedancia de entrada es infinita también se dice que las corriente de entrada son cero.
El simbolo MONOLITICO es el siguiente:
Los terminales son:
V+: entrada no inversora
V-: entrada inversora
VOUT: salida
VS+: alimentación positiva
VS-: alimentación negativa
Comportamiento del A.O. en corriente alterna:
En principio la ganancia calculada para continua puede ser aplicada para alterna, pero a partir de ciertas frecuencias aparecen limitaciones. (Ver sección de limitaciones)
Un ejemplo de amplificador operacional es el 741op.
Para analizar un circuito en el que haya A.O. puede usarse cualquier método, pero uno habitual es:
A-Comprobar si tiene realimentación negativa
B-Si tiene realimentación negativa se pueden aplicar las reglas del apartado anterior C-Definir las corrientes en cada una de las ramas del circuito
D-Aplicar el método de los nodos en todos los nodos del circuito excepto en los de salida de los amplificadores (porque en principio no se puede saber la corriente que sale de ellos)
E-Aplicando las reglas del apartado 2 resolver las ecuaciones para despejar la tensión en los nodos donde no se conozca.
Configuraciones:
A-Seguidor:
Es aquel circuito que proporciona a la salida la misma tensión que a la entrada.
Se usa como un buffer, para eliminar efectos de carga o para adaptar impedancias (conectar un dispositivo con gran impedancia a otro con baja impedancia y viceversa)
Como la tensión en las dos patillas de entradas es igual:
Vout = Vin
Zin = ∞
B-Inversor:
Se denomina inversor ya que la señal de salida es igual a la señal de entrada (en forma) pero con la fase invertida 180 grados.
El análisis de este circuito es el siguiente:
V+ = V- = 0
Vout= -Vin Rf/Rin
C- No Inversor:
El voltaje de entrada, ingresa por el pin positivo, pero como conocemos que la ganancia del amplificador operacional es muy grande, el voltaje en el pin positivo es igual al voltaje en el pin negativo, conociendo el voltaje en el pin negativo podemos calcular, la relación que existe entre el voltaje de salida con el voltaje de entrada haciendo uso de un pequeño divisor de tensión.
D- Sumador:
La salida está invertida
Para resistencias independientes R1, R2,... Rn.
La expresión se simplifica bastante si se usan resistencias del mismo valor
Impedancias de entrada: Zn = Rn
El A.O. ideal tiene una ganancia infinita, una impedancia de entrada infinita, un ancho de banda también infinito, una impedancia de salida nula, un tiempo de respuesta nulo y ningún ruido. Como la impedancia de entrada es infinita también se dice que las corriente de entrada son cero.
El simbolo MONOLITICO es el siguiente:
Los terminales son:
V+: entrada no inversora
V-: entrada inversora
VOUT: salida
VS+: alimentación positiva
VS-: alimentación negativa
Comportamiento del A.O. en corriente alterna:
En principio la ganancia calculada para continua puede ser aplicada para alterna, pero a partir de ciertas frecuencias aparecen limitaciones. (Ver sección de limitaciones)
Un ejemplo de amplificador operacional es el 741op.
Para analizar un circuito en el que haya A.O. puede usarse cualquier método, pero uno habitual es:
A-Comprobar si tiene realimentación negativa
B-Si tiene realimentación negativa se pueden aplicar las reglas del apartado anterior C-Definir las corrientes en cada una de las ramas del circuito
D-Aplicar el método de los nodos en todos los nodos del circuito excepto en los de salida de los amplificadores (porque en principio no se puede saber la corriente que sale de ellos)
E-Aplicando las reglas del apartado 2 resolver las ecuaciones para despejar la tensión en los nodos donde no se conozca.
Configuraciones:
A-Seguidor:
Es aquel circuito que proporciona a la salida la misma tensión que a la entrada.
Se usa como un buffer, para eliminar efectos de carga o para adaptar impedancias (conectar un dispositivo con gran impedancia a otro con baja impedancia y viceversa)
Como la tensión en las dos patillas de entradas es igual:
Vout = Vin
Zin = ∞
B-Inversor:
Se denomina inversor ya que la señal de salida es igual a la señal de entrada (en forma) pero con la fase invertida 180 grados.
El análisis de este circuito es el siguiente:
V+ = V- = 0
Vout= -Vin Rf/Rin
C- No Inversor:
El voltaje de entrada, ingresa por el pin positivo, pero como conocemos que la ganancia del amplificador operacional es muy grande, el voltaje en el pin positivo es igual al voltaje en el pin negativo, conociendo el voltaje en el pin negativo podemos calcular, la relación que existe entre el voltaje de salida con el voltaje de entrada haciendo uso de un pequeño divisor de tensión.
D- Sumador:
La salida está invertida
Para resistencias independientes R1, R2,... Rn.
La expresión se simplifica bastante si se usan resistencias del mismo valor
Impedancias de entrada: Zn = Rn
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