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Consulta N°1

Filtro electrónico

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.

Un Filtro electrónico es un elemento que deja pasar señales eléctricas a través de él, a una cierta frecuencia o rangos de frecuencia mientras previene el paso de otras, pudiendo modificar tanto su amplitud como su fase. Es un dispositivo que separa, pasa o suprime un grupo de señales de una mezcla de señales.

Función de transferencia

Con independencia de la realización concreta del filtro, salvo que debe ser lineal, (analógico, digital o mecánico) su forma de comportarse se describe por su función de transferencia. Ésta determina la forma en que la señal aplicada cambia en amplitud y en fase, para cada frecuencia, al atravesar el filtro. La función de transferencia elegida tipifica el filtro. Algunos filtros habituales son:

• Filtro de Butterworth, con una banda de paso suave y un corte agudo.

• Filtro de Chebyshev, con un corte agudo pero con una banda de paso con ondulaciones

• Filtros elípticos o filtro de Cauer, que consiguen una zona de transición más abrupta que los anteriores a costa de oscilaciones en todas sus bandas

• Filtro de Bessel, que, en el caso de ser analógico, aseguran una variación de fase constante

Se puede llegar a expresar matemáticamente la función de transferencia en forma de fracción mediante las transformaciones en frecuencia adecuadas. Se dice que los valores que hacen nulo el numerador son los ceros y los que hacen nulo el denominador son polos.

El número de polos y ceros indica el orden del filtro y su valor determina las características del filtro, como su respuesta en frecuencia y su estabilidad.

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. Si queremos conocer la pendiente de atenuación del filtro cuando disponemos de la relación de frecuencias en términos de décadas (10F), la correspondencia es de 20 dB/década para primer orden, 40 dB para segundo, etc. (siempre representado en escala logarítmica).

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.

Pueden ser: analógicos o digitales, los filtros analógicos son aquellos en el que la señal puede tomar cualquier valor dentro de un intervalo, mientras que la señal de los filtros digitales toma solo valores discretos.

Un filtro analógico es un filtro usado para procesos analógicos o señales de tiempo continuo. Los filtros analógicos son divididos en filtros pasivos y filtros activos, dependiendo del tipo de los elementos que se emplean para su realización.

Los filtros también son clasificados dependiendo de las funciones que realizan. Los filtros son sistemas de dos puertos, uno de entrada y otro de salida, que funcionan en el dominio de la frecuencia. Su operación se basa en bloquear señales en términos de su contenido espectral, dejando pasar señales cuya frecuencia se encuentra dentro de cierto rango conocido como banda de paso y rechazando aquellas señales fuera de este rango, conocido como banda de rechazo. Un filtro trabaja sobre señales de entrada produciendo una señal de salida cuyo contenido espectral depende del tipo de filtro.

Hay diferentes tipos de filtros dependiendo de la aplicación específica que realizan. En términos prácticos, hay cuatro tipos básicos de filtros (Paso bajo, paso alto, paso banda y elimina banda);

En el filtro paso bajo solo pasan señales de baja frecuencia, pero bloquea o rechaza las señales de alta frecuencia, esto ocurre al revés en el filtro de paso alto ya que deja pasar las señales de alta frecuencia bloqueando las de baja frecuencia menor a la frecuencia de corte. Luego nos encontramos con los filtros de pasa banda los cuales permiten el paso de las frecuencias que se encuentran entre un rango ω1 y ω2 , llamadas frecuencia de corte menor y frecuencia de corte mayor, donde bloquea las frecuencias fuera de ese rango. Por ultimo están los filtros eliminadores de banda en los cuales al contrario que el filtro paso banda, atenúa las frecuencias que se encuentran dentro de ω1 y ω2, dejando pasar las frecuencias restantes

Regulador de voltaje

Un regulador de tensión o regulador de voltaje es un dispositivo electrónico diseñado para mantener un nivel de voltaje constante.

Los reguladores electrónicos de tensión se encuentran en dispositivos como las fuentes de alimentación de los computadores, donde estabilizan los voltajes DC usados por el procesador y otros elementos. En los alternadores de los automóviles y en las plantas generadoras, los reguladores de voltaje controlan la salida de la planta. En un sistema de distribución de energía eléctrica, los reguladores de voltaje pueden instalarse en una subestación o junto con las líneas de distribución de forma que todos los consumidores reciban un voltaje constante independientemente de que tanta potencia exista en la línea.

• Regulación de carga es el cambio en el voltaje de salida para un cambio dado en la corriente de carga (Por ejemplo: "típicamente 15 mV, máximo 100 mV para corrientes de carga entre 5 mA y 1,4 A, en alguna temperatura específica y voltaje de entrada")

• Regulación de línea o regulación de entrada es el grado al cual el voltaje de entrada cambia con el voltaje de salida. Es decir, como una relación del cambio entre voltaje de entrada y de salida (por ejemplo, "Típicamente 13 V/V"), o el cambio de voltaje de salida sobre el rango de voltaje de entrada especificado ( por ejemplo "más o menos el 2 % del voltaje de entrada entre 90 V y 260 V, 50-60 Hz").

Otros parámetros importantes son:

• Coeficiente de temperatura: del voltaje de salida es el cambio en el voltaje de salida con la temperatura (probablemente un promedio dentro de un rango de temperatura).

• Precisión del voltaje de un regulador de voltaje refleja el error en el voltaje de salida sin tomar en cuenta la temperatura o el tiempo de funcionamiento del

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