Fundamentos de Filtros Activos: Clasificación y Características Técnicas
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Introducción a los Filtros Activos
Un filtro es una red selectiva en frecuencia que permite el paso de ciertas frecuencias (f) mientras elimina o atenúa otras.
Conceptos Fundamentales
- Frecuencias pasantes (Banda de paso): Rango de frecuencias en el eje X, desde 0 hasta la frecuencia de corte (fc).
- Frecuencias eliminadas (Banda de rechazo): Rango de frecuencias desde la banda de transición hasta el infinito.
- Zona intermedia (Banda de transición): Define la rapidez con la que el filtro pasa de la ganancia a la atenuación.
Clasificación de los Filtros
- Pasivos: No poseen fuentes controladas; contienen únicamente elementos RLC.
- Activos: Poseen fuentes controladas como transistores o amplificadores operacionales.
Funciones de Transferencia y Tipos de Filtros
Filtro Butterworth
Presenta una respuesta plana de amplitud (sin oscilaciones) en todo el ancho de banda. Se denomina "maximalmente plano".
Filtro Chebyshev
En las proximidades de la frecuencia de corte (fc), presenta un corte más abrupto. La banda pasante exhibe un ripple (ondulación) de amplitud constante. Para una pendiente dada, la atenuación por encima de la frecuencia de corte es mayor cuanto mayor sea la ondulación permitida.
Filtro Bessel (Filtro Pasa-Todo)
Produce un retraso temporal (T) de la señal al pasar por la red. Este retardo depende de la frecuencia. Si cada componente armónica de una señal cuadrada de entrada tiene un retardo diferente, la señal aparecerá distorsionada a la salida. La solución consiste en hacer que el retardo sea constante respecto a la frecuencia.
Dado que la relación entre el retardo y la fase está dada por la expresión: T = dθ / df, un retardo constante implica una fase lineal con la frecuencia.
Comparativa de Filtros
| Tipo | Ventaja | Desventaja |
|---|---|---|
| Butterworth | Respuesta en frecuencia "maximalmente plana" | Descenso suave en las proximidades de fc |
| Chebyshev | Corte abrupto cerca de fc | Ondulación en la banda de paso |
| Bessel | Fase lineal con la frecuencia | Corte más suave que Butterworth |
Tipos de Filtros según su Respuesta
- Pasa-bajo: Permite el paso de frecuencias bajas.
- Pasa-alto: Permite el paso de frecuencias altas.
- Pasa-banda: Permite el paso de una banda específica de frecuencias.
- Rechaza-banda: Bloquea una banda específica de frecuencias.
- Pasa-todo: Deja pasar todas las frecuencias.