Filtros

Funcionamiento y formulación

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.

Con filtros acivos, esta desventaja se corrige, como?, incorporando uno o más amplificadores operacionales ( OP AMPS ), o pueden ser otros componentes que tengan la capacidad de amplificar la señal que se ha filtrado, por esto el nombre de elementos activos

El diseño de los filtros pasivos puede ser con una impedancia alta en su entrada para que no drenen corriente de la señal, y baja impedancia en la salida para que puedan manejar cargas que consuman corriente un tanto alta, dando esta combinación resultados excelentes.

Al igual que los filtros pasivos, los activos son diseñados, en base a la función que van a desempeñar, ya pasa-bajos ( low pass ), pasa-altos ( High pass ), pasa banda ( band pass y eliminadores de banda ( notch filter ). Este último es muy importante para suprimir cierta fracción del espectro en la que se encuentran ciertas interferencias.

La operación de cada uno de los filtros descritos son similares a la de los filtros pasivos, con la diferencia que su eficiencia es más alta. El diagrama de la figura corresponde a un filtro pasa-banda, el cual está diseñado con 1/4 de un circuito integrado LM324.

Losfiltros activos son muy usados en los circuitos electrónicos modernos, Los filtros eliminadores de banda se usan en los amplificadores de audio de alta ganancia y amplificadores de instrumentación para bloquear señales no deseadas, por ejemplo el HUM o zumbido que producen los 60 ciclos de la corriente alterna.
Los filtros paso-bajo y paso-alto pueden utilizarse para reforzar ciertos rangos de frecuencias en aplicaciones de audio. Los filtros pasa-banda se aplican en dispositivos sensibles a determinados tonos, por ejemplo indicadores de frecuencia, cerraduras con apertura mediante luz de led codificada, alarmas y muchos más.

En el circuito de la figura anterior, también se puede utilizar un IC 741, con la diferencia que con el 741 se debe de usar una fuente simétrica de 15 voltios.


FÓRMULAS:

Para modificar el rango de frecuencias del filtro de ejemplo, te damos la siguiente fórmula:

R1 = 1/HC1w0
R2 = R1REQ / (R1 - REQ)
REQ: = 1 / Q ( C1 + C2 )w0
R3 = A0 R1 ( 1 + C1/C2 )

Donde,

H = A0Q
A0 = Ganancia del amplificador operacional
Q = Factor de calidad del filtro
W0 = 2pf0
f0 = frecuencia de detección