Tutorial sobre los diferentes tipos de filtros activos y sus aplicaciones

A medida que ha pasado el tiempo y se ha incrementado el estudio de los filtros, los filtros activos han entrado en discusión. Filtros activos son un grupo de filtros electrónicos que utilizan componentes activos a modo de amplificador para su funcionamiento. Los amplificadores se utilizan en filtros de diseño para mejorar la previsibilidad y el rendimiento. Todo esto se hace evitando la necesidad de inductores. Por lo general, las características del filtro se pueden determinar utilizando un amplificador. Este artículo presenta un estudio detallado y el uso de filtros activos en la tecnología moderna. En el futuro, los diferentes tipos de filtros activos tendrán una capacidad mucho mayor y significarán la tecnología del futuro que la que tiene actualmente.

¿Qué es un filtro activo?

El filtro es un n/w eléctrico en cualquier teoría de circuito, utilizado para alterar la fase o amplitud de las características de la señal con respecto a su frecuencia. Idealmente, esto no incluirá nuevas frecuencias a la i/p ni cambiará el componente de frecuencia de esta señal. Un filtro activo utiliza amplificadores operacionales junto con varios componentes electrónicos como resistencias, condensadores para filtrar. Los amplificadores operacionales se utilizan para facilitar la creación de muchos tipos de filtros activos.

Un amplificador evita que la impedancia de carga afecte las características del filtro. La forma de la respuesta, el factor de dualidad y la frecuencia sintonizada a menudo se pueden ajustar con resistencias variables económicas. En estos circuitos de filtrado podemos modificar un parámetro sin dañar el otro. Dado que sus principios básicos de retorno se proyectaron alrededor de 1970, se ha investigado mucho con estos filtros y sus aplicaciones realistas.

Tipos de filtros activos

Los tipos más comunes de filtros activos se clasifican en cuatro tales como

• Butterworth
• Chebyshev
• Bessel
• Elíptico

Hay hay diferentes tipos de filtros disponiblespero la mayoría de las aplicaciones se pueden resolver con estas implementaciones.

filtro Chebyshev

El filtro Chebyshev activo también se denomina filtro de ondulación igual. Da un corte más limpio que un Filtro Butterworth en la banda de paso. Tanto los filtros de Chebyshev como los de Butterworth exhiben grandes cambios de fase cerca de la frecuencia de corte. Una desventaja del filtro Chebyshev es el exterior de los mínimos y máximos de ganancia por debajo de la frecuencia de corte. Parámetro ajustable durante el diseño del filtro, la ondulación de la ganancia se expresa en dB.

La implementación de estos filtros brinda una atenuación mucho más pronunciada, pero tiene una ondulación en la banda de paso, por lo que no se usa en sistemas de audio. Aunque es mucho mejor en algunas aplicaciones donde solo hay una frecuencia disponible en la banda de paso, pero muchas otras frecuencias deben eliminarse.

Filtro activo Butterworth

El filtro Butterworth activo también se denomina filtro plano. La implementación del filtro Butterworth activo garantiza una respuesta plana en la banda de paso y una amplia atenuación. Este grupo de filtros se aproxima al ajuste perfecto del filtro en la banda de paso. Se muestran las curvas de respuesta de frecuencia de diferentes tipos de filtros. Este filtro presenta una respuesta de frecuencia de amplitud esencialmente plana hasta la frecuencia de corte.

La rugosidad del corte se puede ver en el diagrama. Es famoso que los tres filtros alcanzan un ángulo de corte de -40 db/década en frecuencias muy por encima del corte. Este filtro tiene una característica en algún lugar b/n Filtros Chebyshev y Bessel. Tiene una caída de falda sensible y respuestas de fase ligeramente no lineales. Este tipo de filtro es bueno, muy fácil de entender y excelente para aplicaciones de procesamiento de audio.

Filtro Bessel

El filtro Bessel proporciona una característica de fase ideal con una respuesta de fase aproximadamente lineal hasta cerca de la frecuencia de corte. Aunque incluye una respuesta de fase muy lineal, pero una pendiente de falda bastante suave. Las aplicaciones de este filtro involucran donde la característica de fase es significativa. Es un pequeño cambio de fase aunque sus características de corte no son muy inteligentes. Es muy adecuado para aplicaciones de pulso.

El filtro de Bessel presenta un retardo de propagación estable en todo el espectro de frecuencia i/p. Entonces, aplicar una onda cuadrada a la entrada de un filtro dará una onda cuadrada en el o/p sin sobreimpulso. Además, cualquier filtro esperará diferentes frecuencias de diferentes cantidades. Esto se manifestará como un sobreimpulso en la forma de onda o/p.

Filtro elíptico

El filtro elíptico es mucho más filtro complicado como el Chebyshev. Incluye ondulación en la banda de paso y atenuación severa a costa de ondulación en la banda suprimida. Este filtro tiene la atenuación de todos los filtros en la región de conversión, pero tiene las regiones de banda de parada y banda de paso. Este filtro se puede diseñar para tener un alto enfoque en frecuencias particulares en la banda de parada, lo que disminuye la atenuación de otras frecuencias en la banda de parada.

Beneficios de los filtros activos

Los beneficios de un filtro activo incluyen los siguientes

• Estos filtros son más razonables que los filtros pasivos.
• El dispositivo utilizado en estos filtros es más pequeño que los componentes utilizados en los filtros pasivos.
• El filtro activo no muestra pérdida de inserción.
• También permite el aislamiento entre etapas para control de impedancia i/p y o/p.

Aplicaciones de los filtros activos

• Los filtros activos se utilizan en los sistemas de comunicación para suprimir el ruido, para aislar la comunicación de la señal de varios canales para mejorar la señal de un solo mensaje de la señal modulada.
• Los diseñadores utilizan estos filtros en los sistemas de instrumentación para elegir un dispositivo de frecuencia requerido y separar los no deseados.
• Estos filtros se pueden utilizar para limitar el ancho de banda de la señal analógica antes de transformarla en señal digital.
• Los ingenieros utilizan filtros analógicos en los sistemas de audio para enviar diferentes frecuencias a diferentes altavoces. Por ejemplo, en la industria de la música, se necesitan aplicaciones de grabación y reproducción para controlar los componentes de frecuencia.
• Los filtros activos se utilizan en instrumentos biomédicos para interconectar sensores psicológicos con equipos de diagnóstico y registro de datos.

Corrientemente, muchos tipos de filtros activos se encuentran en etapa inicial debido a su poca capacidad. Pero, en la actualidad, muchos ingenieros lo diseñan con grandes capacidades. La eficiencia a largo plazo no solo alentará a los consumidores con carga no lineal a usar estos filtros para preservar, sino también la calidad de la energía a un nivel eficiente. Se dispondrá de la configuración de un gran número de filtros activos para reembolsar potencia reactiva, corriente armónica, corriente desequilibrada y de neutro. El cliente podrá elegir el filtro activo con sus funciones preferidas en un futuro cercano a medida que la tecnología evolucione. Además, cualquier cuestión relativa a este concepto o a saber sobre la construcción del filtro Butterworth y sus aplicaciones, brinde sus valiosas sugerencias comentando en la sección de comentarios a continuación. Aquí hay una pregunta para ti, para que sirve un filtro?

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