Electronica_Analogica

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IPN 
Unidad Profesional Interdisciplinaria en 
Ingeniería y Tecnologías Avanzadas 
 
Práctica FILP 
FILTROS ACTIVOS DE PRIMER ORDEN 
 
 
 
Electrónica Analógica 
 
 
Autores: 
Larralde Ortiz Emanuel Alejandro 
Piña Velasco Iván de Jesús 
Zavala Rangel Alejandro 
 
Grupo:  
2MM5 
 
Profesor: 
M. en C. Sergio Garduza González 
 
 
 
Fecha de entrega: 4 de Marzo del 2019 
 
 
UPIITA-IPN   2MM5 
 
 
 
 
1. Objetivo 3 
2. Palabras clave 3 
3. Introducción Teórica 3 
Filtros pasivos 3 
Filtros activos 3 
Cuestionario 3 
4. Desarrollo 6 
4.1. Experimento 1. 6 
4.2. Experimento 2. 8 
5. Conclusiones 11 
Referencias 11 
 
 
 
 
 
 
Electrónica Analógica 2     FILP 
OpAmp     FILTROS ACTIVOS DE PRIMER ORDEN 
UPIITA-IPN   2MM5 
 
 
1. Objetivo 
 
Identifica las topologías de filtros pasivos, verifica su operación y obtiene las gráficas 
de Bode para filtros paso bajas y paso altas. 
2. Palabras clave 
 
● Filtro pasivo 
● Frecuencia de corte 
● Banda de paso 
● Banda de rechazo 
 
3. Introducción Teórica 
 
Un filtro se define como un circuito electrónico en cuya entrada se introducen 
señales alternas de diferentes frecuencias con las que devuelve señales atenuadas 
en mayor o menor medida según la frecuencia de la señal. 
En los sistemas de comunicaciones se emplean filtros para dejar pasar solo las 
frecuencias que contengan la información deseada y eliminar las restantes. Los 
filtros son usados para dejar pasar solamente las frecuencias que pudieran resultar 
ser de alguna utilidad y eliminar cualquier tipo de interferencia o ruido ajeno a ellas. 
Existen dos tipos de filtros: Filtros Pasivos: son aquellos tipos de filtros formados por 
combinaciones serie o paralelo de elementos R, L o C. Los filtros activos son 
aquellos que emplean dispositivos activos, por ejemplo los transistores o los 
amplificadores operacionales, junto con elementos R L C. 
Cuando circuito del filtro está formado por el esquema o célula básica se dirá que es 
de primer orden, así como será de segundo orden cuando esté formado por dos 
células básicas, y de la misma manera sucesivamente. 
Para cada uno de estos filtros existen dos zonas principales las cuales son llamadas 
Banda de paso y la banda de atenuación. 
● En la banda de paso, es donde las frecuencias pasan con un máximo de su 
valor, o hasta un valor de 70.71% con respecto a su original (la cual es la 
atenuación de –30 dB) 
 
Electrónica Analógica 3     FILP 
OpAmp     FILTROS ACTIVOS DE PRIMER ORDEN 
UPIITA-IPN   2MM5 
 
 
Filtros pasivos 
El filtro pasivo es un ​filtro electrónico formado únicamente por elementos pasivos, es 
decir, resistencias, condensadores y bobinas. 
Filtro pasa bajos: 
El condensador se comporta como una resistencia dependiente de la frecuencia por 
la relación de: 
 
 
 
Xc = 1
C(2π)f 
 
Es decir, para frecuencias muy bajas el condensador (por la regla de división de 
voltaje) al ser una resistencia muy alta, consume todo el voltaje, si se conecta la 
salida en paralelo al condensador se tendrá el máximo de voltaje a la salida. 
Conforme aumentemos la frecuencia de la fuente el condensador disminuye su 
impedancia, con lo que el voltaje que disipa disminuye , hasta tender a cero. 
 
Filtro Pasa-altas 
Este es el segundo de los filtros pasivo, el único cambio que presenta es la conexión 
de la salida, la cual en vez de tomarse del condensador se toma de la resistencia lo 
cual nos provoca que en vez de dejar “pasar” las frecuencia bajas pasen las 
frecuencias altas. 
 
Electrónica Analógica 4     FILP 
OpAmp     FILTROS ACTIVOS DE PRIMER ORDEN 
https://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_electr%C3%B3nico
UPIITA-IPN   2MM5 
 
 
 
 
 
Xc = 1
C(2π)f 
 
Cuando la frecuencia es demasiado baja, el voltaje se consume casi en su totalidad 
en el condensador, el cual se comporta como una impedancia de valor muy alto, por 
lo que en la salida no se tiene casi voltaje, cuando la frecuencia aplicada es 
aumentada se tiene que el valor de la impedancia representada por el condensador 
disminuye hasta que casi no consume voltaje, y la mayoría del voltaje se tiene a la 
salida. 
Estos dos filtros tienen un valor llamado frecuencia de corte, la cual es el valor de la 
frecuencia a partir del cual se considera que ya está filtrando las señales. 
 
Filtro pasa bandas: 
 
Este es un filtro que se compone de un filtro pasa bajas y uno pasa altas conectados 
en cascada. Los componentes se deben de seleccionar para que la frecuencia de 
corte del filtro pasa altas sea menor que la del filtro pasabajas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Electrónica Analógica 5     FILP 
OpAmp     FILTROS ACTIVOS DE PRIMER ORDEN 
UPIITA-IPN   2MM5 
 
 
Filtros activos 
Un filtro activo es un ​filtro electrónico ​analógico distinguido por el uso de uno o más 
componentes activos (que proporcionan una cierta forma de amplificación de 
energía), que lo diferencian de los ​filtros pasivos que solamente usan ​componentes 
pasivos ​. Típicamente este elemento activo puede ser un ​tubo de vacío ​, un ​transistor 
o un ​amplificador operacional ​. 
Un filtro activo puede presentar ganancia en toda o parte de la señal de salida 
respecto a la señal 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 ​. 
 
Cuestionario 
1) Obtenga analíticamente la función de transferencia y su magnitud del filtro 
RC (pasivos) pasa bajas y pasa altas. 
 
El desarrollo de estos resultados se encuentran en sus respectivas secciones 
del marco teórico. 
 
Filtro (s)H H(s)| | (R, C) W c 
Pasa bajas (s) sRC 1)H = ( + −1 1 (wRC) )H(s)| | = ( + 2 −1 (RC)W c = −1 
Pasa altas (s)H = sRC
sRC+1 1 ) )H(s)| | = ( + ( 1
wRC
2 − 2
1
 (RC)W c = −1 
 
 
2) Proponga valores comerciales de R y C para obtener filtros con frecuencias 
de corte de 1kHz. 
 
Podría utilizarse un capacitor de y una resistencia de para70 nF 4 30 Ω 3 
obtener una frecuencia de corte de: 
1026.144 Hz f c = 1
2πRC = 
 
3) Obtenga la gráfica de magnitud y fase por medio de alguna herramienta 
matemática. 
 
Con los valores calculados de resistencia y capacitor, se obtienen los 
diagramas de Bode de los filtros en el software de cálculo simbólico 
 
Electrónica Analógica 6     FILP 
OpAmp     FILTROS ACTIVOS DE PRIMER ORDEN 
https://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_electr%C3%B3nico
https://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica_anal%C3%B3gica
https://es.wikipedia.org/wiki/Componente_activo
https://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_pasivo
https://es.wikipedia.org/wiki/Componente_pasivo
https://es.wikipedia.org/wiki/Componente_pasivo
https://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%A1lvula_termoi%C3%B3nica
https://es.wikipedia.org/wiki/Transistor
https://es.wikipedia.org/wiki/Amplificador_operacional
https://es.wikipedia.org/wiki/Amplificador_operacional
https://es.wikipedia.org/wiki/Resonancia_el%C3%A9ctrica
https://es.wikipedia.org/wiki/Factor_Q
https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Perritos_sin_petlo_y_colas_de_ratas,_adem%C3%A1s_de&action=edit&redlink=1
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Mathematica. En ambas gráficas el eje occidental está representado como el 
exponente de la base 10 de la frecuencia, por ejemplo, 3 indica 1 kHz y el 2 a100 Hz. 
 
Filtro pasa bajas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Filtro pasa altas 
 
 
4) Obtenga la gráfica de magnitud en OrCAD PSpice. 
 
Ambos diagramas de Bode se muestran en una sola gráfica. La línea roja 
corresponde al pasa altas mientras que la verde al pasa bajas. 
 
Electrónica Analógica 7     FILP 
OpAmp     FILTROS ACTIVOS DE PRIMER ORDEN 
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5) Para filtros pasivos RC, ¿qué frecuencias de cortes máximas y mínimas se 
pueden obtener con valores comerciales de R y C? 
 
Si , , y .1 Ω Rmin = 10 MΩ Rmax = 1 pF Cmin = 22 μF Cmax = 
Entonces: 
(2πR C ) 723 mHz fmin = max max 
−1 = 
(2πR C ) 15. 915 MHz fmax = min min
−1 = 
 
 
 
4. Desarrollo 
4.1. Experimento 1. 
 
 
 
Electrónica Analógica 8     FILP 
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● Monte el circuito de la Fig. 1a, con R de 1 kΩ y C de 4.7 nF y estime la 
frecuencia de corte (fc) teorica. 
 
  
 
Al momento de montar el circuito se observó que la frecuencia de corte real era de 
33.5KHz, por lo que las mediciones fueron realizadas con dicho valor. 
 
 
Resultados 
 
 
Vo/Vi 
Lineal 
Vo/Vi dB Ángulo de 
Fase 
Δt fc 
0.975  -0.219  ---  ---  335Hz 
0.9898  -0.089  ---  ---  3.35KHz 
0.66  -3.6  43.416°  3.6us  33.5KHz 
0.1333  -17.72  ---  ---  335KHz 
 
 
 
 
 
● ¿Cuál es la frecuencia de corte (fc) medida? 
 33.5KHz. 
 
 
● ¿Cuál es el ángulo de fase a fc? 
 43.416° 
 
● Realice la simulación eléctrica de su circuito en OrCAD y compare sus 
resultados. Si hay diferencias, identifique las posibles causas que las 
ocasionan. 
 
 
Simulación sin amplificador 
 
Electrónica Analógica 9     FILP 
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Según la simulación. fc= 33.9 kHz 
Voltaje de salida a 3.39 kHz: 1.99 V 
Voltaje de salida a 333.9 kHz: 199 mV 
 
Las diferencias que se alcanzan a percibir en la simulación, con respecto a los 
resultados de la tabla, son debido a que en la frecuencia de corte que se seleccionó 
la ganancia es de 0.66 y no exactamente de 1/√2. 
 
● Conecte un circuito amplificador no inversor con ganancia 2, a la salida del 
filtro pasivo. Repita algunas mediciones para vo/vi y ángulo de fase, incluya la 
medición para fc, compare sus resultados con los antes obtenidos. 
 
Resultados 
 
 
Vo/Vi 
Lineal 
Vo/Vi dB Ángulo de 
Fase 
Δt fc 
1.9494 5.79 6.91° 6.2us 3.1KHz 
1.42 3.04 40.15° 3.6us 30.48KHz 
0.24166 -12.33 73.86° 660ns 310.4KHz 
 
 
 
 
 
 
Electrónica Analógica 10     FILP 
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4.2. Experimento 2. 
 
 
 
● Con la ayuda de las expresiones analíticas (fc un filtro pasivo RC pasa altas) 
y/o simulación eléctrica calcule los valores de la R y C necesarios para 
diseñar un filtro pasa altas que tenga aproximadamente 30 kHz de fc. 
Recomendable proponer un valor inicial para C.  
 
  
 
 
 
 
Resultados 
 
Vo/Vi 
Lineal 
Vo/Vi dB Ángulo de 
Fase 
Δt fc 
0.126 -17.99 93.74° 84us 3.1KHz 
0.765 -2.32 51.40° 4.6us 31.04KHz 
0.967 -0.2914 7.36° 66ns 310KHz 
 
Electrónica Analógica 11     FILP 
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● ¿Cuál es la frecuencia de corte (fc) medida? 
31.04KHz 
 
● ¿Cuál es el ángulo de fase a fc? 
51.40° 
 
 
● Realice la simulación eléctrica de su circuito en OrCAD y compare sus 
resultados. Si hay diferencias, identifique las posibles causas que las 
ocasionan. 
 
Las diferencias obtenidas entre los resultados de la tabla y la simulación, se originan 
debido a que las frecuencias de corte o son iguales. 
fc experimento= 31.04KHz 
fc simulación = 33.9KHz 
 
 
Simulación sin amplificador 
 
Según la simulación. fc= 33.9 kHz 
Voltaje de salida a 3.39 kHz: 199 mV 
Voltaje de salida a 333.9 kHz: 1.99 V 
 
● Conecte un circuito amplificador no inversor con ganancia 2, a la salida del 
filtro pasivo. 
Repita algunas mediciones para vo/vi y ángulo de fase, incluya la medición 
para fc, compare sus resultados con los antes obtenidos. 
 
 
 
 
 
 
 
Electrónica Analógica 12     FILP 
OpAmp     FILTROS ACTIVOS DE PRIMER ORDEN 
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Resultados 
 
 
Vo/Vi 
Lineal 
Vo/Vi dB Ángulo de 
Fase 
Δt fc 
0.1650 -15.64 --- --- 3KHz 
1.083 0.6952 52.51° 4.7us 31.04KHz 
1.93 5.74 --- --- 310KHz 
 
 
5. Conclusiones 
La presente práctica nos permitió mejorar la comprensión del comportamiento de los 
filtros de primer orden, tanto de los pasa bajas, como de los pasa altas. Además, 
pudimos hacer la comparación de los resultados de los circuitos montados con los 
resultados que arrojaron las simulaciones, todo esto gracias al entendimiento de la 
gráfica de Bode. 
También pudimos comparar el funcionamiento de los filtros pasivos vs los filtros 
activos, esto fue logrado montando primeramente los filtros pasivos y 
posteriormente agregándoles un circuito amplificador no inversor. 
Referencias 
1. Electronicafacil.net. (2019). ​Filtros pasivos​. [online] Available at: 
https://www.electronicafacil.net/tutoriales/Filtros-pasivos.php [Accessed 5 Mar. 2019]. 
 
Electrónica Analógica 13     FILP 
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