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DISEÑADO Y ELABORADO POR: MARÍA JOSÉ PEÑA JOSÉ ALBERTO SANCHEZ PABLO ALBERTO SANCHEZ EDITORIAL UNEFA 5T1IE JULIO

2011

PROLOGO ______________________________________________________3 RESEÑA HISTÓRICA ________________________________________________4 LOS FILTROS ACTIVOS _______________________________________________5 FILTROS ACTIVOS DE PASO DE BANDA ___________________________7 APLICACIÓNES DE LOS FILTROS PASA BANDAS ______________9 FILTROS RECHAZA BANDA _______________________________________10 APLICACIÓNES DE LOS FILTROS RECHAZA BANDA ____________11 ENERGÍA HIDROELÉCTRICA ______________________________________12 VENTAJAS ___________________________________________________________13 DESVENTAJAS ______________________________________________________14 ENTRETENIMIENTO _______________________________________________16 BIBLIOGRAFIA _____________________________________________________17

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Como

bien

sabemos,

entre

las

características

que

determinan a una señal eléctrica se encuentra la frecuencia. En muchos casos, en la práctica, a través de un circuito, puede pasar más de una señal eléctrica, es decir, pueden pasar señales eléctricas con distinta frecuencia; sin embargo, se puede dar el caso de que en determinadas circunstancias solo interesa única y exclusivamente una de las señales que pueden circular por el circuito. Esta "selección" de una señal eléctrica según la frecuencia que tenga es lo que hacen los filtros. Los filtros electrónicos son circuitos capaces de discriminar frecuencias. Esto quiere decir que actúan de modo

distinto

para

señales

oscilantes

a

diferentes

frecuencias. Existen diferentes tipos de circuitos que se clasifican por su comportamiento a la salida del mismo, ante una señal a la entrada, o por sus elementos constitutivos.

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Al principio, los filtros estaban compuestos únicamente por elementos

pasivos,

es

decir,

resistencias,

condensadores

e

inductancias. Sin embargo, la aparición del amplificador operacional ha traído consigo una mejora notable en la fabricación de los filtros, ya que se ha podido prescindir de las inductancias. conseguida

con

operacionales

es

el

cambio

apreciable

de

inductancias

en

lo

que

por

La mejora

amplificadores

se refiere

a

respuesta,

aprovechamiento de la energía (menor disipación), tamaño y peso, ya que las inductancias no se pueden integrar en un circuito y, por tanto, son elementos discretos con un tamaño considerable. Como desventajas de estos filtros (filtros activos RC) frente a los filtros fabricados con elementos pasivos (filtros RLC) están las limitaciones en los niveles de tensión y corriente y los efectos parásitos inducidos por

los

elementos

activos,

como

por

ejemplo

la

tensión

de

desplazamiento en corriente continua a la salida, la corriente de polarización en la entrada, etc. Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones que se dan a los filtros, las ventajas de los filtros activos RC sobre los pasivos RLC son más numerosas; de ahí que estén tomando una importancia cada vez mayor en el campo de la ingeniería.

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Son circuitos compuestos por resistencias, condensadores y amplificadores operacionales, cuya finalidad es dejar pasar a través de ellos las frecuencias para las que han sido diseñados, eliminando por tanto el resto de las frecuencias que no interesan.

Esto se

consigue atenuando o incluso llegando a anular aquellas cuya frecuencia no está en el margen de frecuencias admisible. 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.

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Los Filtros activos tienen tres ventajas principales sobre los filtros pasivos: 

Inductores pueden ser evitados. Sin ellos, los filtros pasivos no puede obtener un alto Q (baja amortiguación), pero los inductores suelen ser grandes y costosos (en las frecuencias bajas), puede tener una resistencia interna significativa, y puede tomar alrededor de las señales electromagnéticas.

La forma de la respuesta, el Q (factor de calidad), y la frecuencia sintonizada con frecuencia se puede ajustar fácilmente por las resistencias variables, en algunos filtros de un parámetro se puede ajustar sin afectar a los demás. Inductancias variables para filtros de baja frecuencia no son prácticos.

El amplificador capaz de alimentar el filtro se puede utilizar para amortiguar el filtro de los componentes electrónicos se maneja o se alimenta de las variaciones en los que podrían afectar

significativamente

la

forma

de

la

respuesta

de

frecuencia.

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Los filtros de Chebyshev son un tipo de filtro electrónico, puede ser tanto analógico como digital. Nombrados en honor de Pafnuti Chebyshev. La función matemática que aproxima su respuesta en frecuencia utiliza los polinomios de Chebyshev. CON ESTOS se consigue una caída de la respuesta en frecuencia más pronunciada en frecuencias bajas debido a que permiten rizado en alguna de sus bandas (paso o rechazo).

Los Filtros activos de paso de banda son simplemente filtros construidos mediante el uso de amplificadores operacionales como dispositivos activos configurado para simular inductores o lo que se conoce como "giradores". LOS Filtros activos de paso de banda se utilizan en gran medida a las frecuencias de audio en contrario el tamaño de la bobina que se vuelven prohibitivos. Los diferentes tipos de filtros activos, incluyendo de paso alto, paso bajo, de rechazo de banda y hay numerosas respuestas como pasar varias bandas de retroalimentación (MFBP), doble amplificador de paso de banda (DABP), y las variables de estado bi-quad todos los circuitos de polo.

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Un filtro paso banda más avanzado sería los de frecuencia móvil, en los que se pueden variar algunos parámetros frecuenciales, un ejemplo es el circuito anterior RLC en el que se sustituye el condensador por un diodo varicap o varactor, que actúa como condensador variable y, por lo tanto, puede variar su frecuencia central.

Un filtro de banda de paso activo.

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Estos

filtros

tienen

aplicación en ecualizadores de audio, haciendo que unas frecuencias se amplifiquen más que otras.

Ecualizador de audio

Otra

aplicación

de

los

filtros

pasa

bandas

es

la

de

eliminar ruidos que aparecen junto a una señal, siempre que la frecuencia de ésta sea fija o conocida. Fuera de la electrónica y del procesado de señal, un ejemplo puede ser dentro del campo de las ciencias atmosféricas, donde son usados para manejar los datos dentro de un rango de 3 a 10 días.

Respuesta frecuencial de un filtro paso banda

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Los filtros rechaza banda no permite el paso de una banda de frecuencias. Es decir este tipo de filtros rechaza aquellas frecuencias que se encuentran en un ancho de banda definido Este tipo de filtro permite el paso de las frecuencias inferiores o superiores a dos frecuencias determinadas como de corte inferior (FL) y superior FH. La salida se atenĂşa en la banda de frecuencias limitada por FH y FL. El ancho de banda AB que esta dado por: AB

FH

FL

Banda de rechazo

FL

FH

Los filtros de rechazo de banda, tambiĂŠn pueden clasificarse en 2 tipos De banda amplia De banda estrecha

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Un filtro de banda de rechazo se utilizan en la espectroscopía Raman , una reproducción de sonido en vivo ( los sistemas de megafonía ,

también

conocidos

como

sistemas

PA)

y

en

el amplificador de instrumento (especialmente los amplificadores o preamplificadores para instrumentos acústicos como la guitarra acustica, mandolina, instrumento amplificador de bajo , etc .)

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Consiste en mover una turbina mediante un flujo de agua para la producción de electricidad.

Se asienta en aprovechar la fuerza de gravedad con que un flujo de agua corre en un cauce. Es un recurso renovable ya que aprovecha el ciclo natural del agua. Actualmente la hidroelectricidad es el recurso renovable más importante

en

la

generación

de

electricidad.

Las

centrales

hidroeléctricas capturan la energía liberada por las precipitaciones de agua a una distancia vertical, y transforma esta energía en electricidad. La cantidad de energía que puede generar una central depende de dos factores: la distancia vertical por la que cae el agua, llamada salto, y el caudal, medido como volumen por unidad de tiempo. Las centrales hidroeléctricas se clasifican en tres tipos: De embalse o montaña: son las más comunes y generalmente utilizan una represa para almacenar agua, lo cual permite conservar el agua durante los periodos de lluvias, para luego usarlos en periodos secos.

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De llanura o de pasada: utilizan saltos de muy pocos metros y no

tienen

embalse

de

tamaño

considerable.

No

pueden

almacenar agua, por eso la generación varía en función del caudal de los ríos, según la temporada. Se necesita una importante cantidad de agua para producir generación de energía útil. Centrales hidroeléctricas de bombeo: son centrales hidroeléctricas con todas sus características, pero que tienen tres elementos adicionales: turbinas, generadores eléctricos y dos embalses (uno "aguas arriba" y otro "aguas abajo").

La generación hidroeléctrica es la más eficiente forma de aprovechamiento energético, ya que es un recurso que tiene muy bajo impacto ambiental. Una central hidroeléctrica no contamina el medio con ningún tipo de emanaciones, con lo que no contribuye a la lluvia ácida o a provocar el Efecto invernadero. Evita también todo otro tipo de residuos sólidos o líquidos, y goza al presente de ciertas ventajas con respecto

a

otras

formas

de

generación

que

utilizan

recursos

renovables y no contaminantes, por ejemplo: no hallarse en una fase meramente experimental y ser económicamente rentables, así como contribuir al desarrollo de comunidades que se encuentran bajo su área de influencia, permitiendo también que sean explotadas como áreas de turismo.

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En síntesis: Son limpias y no producen emanaciones gaseosas de ningún tipo. Utilizan un recurso renovable. Generación inmediata. La energía que proveen ayuda a desarrollar la industria y el empleo local. A pesar de tener un alto costo inicial, resultan muy eficientes.

Con relación a los problemas ambientales de las centrales hidroeléctricas encontramos: La existencia de la presa, que ayuda a producir el salto necesario para la generación y la creación del reservóreo o embalse, en los casos que existe, sin duda divide al río en dos secciones. Esto ocasiona la posible división de especies aguas arriba y debajo de la central. Se puede evitar con el uso de "escalas de peces", especie de ascensores que funcionan de manera de subir a los peces hacia aguas arriba en las épocas de desove. La creación de un lago, en las centrales de llanura y de embalse es un cambio en el ambiente. Este impacto puede considerarse en forma positiva o negativa.

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La presa controla el caudal del río en el que está ubicada. Este es normalmente un efecto "deseado" cuando se decide construir una represa: el control de crecidas e inundaciones. Este es un efecto en principio positivo. Pero hay un impacto negativo por la erosión que produce el hecho que los caudales aguas debajo de la central serán ahora "variables" en función de la generación de electricidad que puede realizarse en algunas horas del día. Estos impactos son controlables, una vez que se conocen y se establecen normas para controlar sus efectos.

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Pasa banda* Rechaza banda* Banda* Onda* Ecualizador* Frecuencia móvil* Resistencia* Bobina* Transistor* Diodo* Filtro activo* Amplificador*

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Cirovic.1979 “Electrónica fundamental” Ed. Reverte. Herman, Stephen L. (1998). libro de texto estándar Delmar de electricidad . Pallas Areny.2006 “Instrumentos electrónicos básicos” Ed. Marcombo.

 Fuente electrónica: www.electronics-tutorials.com › FILTERS www.freepatentsonline.com/4918337.html www.swarthmore.edu/.../ filtrobkgrnd /Filtroshtm www.wa4dsy.net/robot/paso _de _banda _de _filtro wikipedia.org/wiki/Filtro _activo

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FILTROS ACTIVOS