Cómo diseñar circuitos de filtro de paso alto y paso bajo rápidamente

En esta publicación, aprendemos cómo diseñar circuitos de filtro de audio, como filtros de paso alto y circuitos de filtro de paso bajo, sin esfuerzo sin pasar por las molestias de complejos cálculos y simulación. Los diseños presentados permitirán crear circuitos de filtro solo para las bandas de frecuencia específicas deseadas y bloquearán todas las demás frecuencias no deseadas.

¿Qué es el filtro de paso alto?

Como sugiere el nombre, un circuito de filtro de paso alto está diseñado para atenuar todas las frecuencias por debajo de una frecuencia seleccionada en particular y pasar o permitir todas las frecuencias por encima de este umbral. El principio es exactamente opuesto a un circuito de filtro de paso bajo.

El rango de corte es generalmente en un rango de frecuencia relativamente más alto (en kHz),

El siguiente gráfico de respuesta del filtro de paso alto muestra la imagen de forma de onda que indica cómo todas las frecuencias por debajo de un umbral de corte seleccionado se atenúan o bloquean gradualmente, a medida que la frecuencia disminuye.

Las siguientes dos imágenes están configuradas como circuitos de filtro de paso alto estándar, donde la primera está diseñada para funcionar con una fuente doble mientras que la segunda está especificada para operar con una sola fuente.

En ambas configuraciones anteriores, el opamp forma el componente activo de procesamiento central, mientras que las resistencias y los condensadores asociados conectados a través de los pines de entrada del opamp se introducen para determinar el punto de corte del filtro de paso alto, dependiendo de cómo los valores de estos Los componentes pasivos se calculan según las especificaciones o requisitos del usuario.

Cómo diseñar un filtro de paso alto personalizado

Tal como se propone, para diseñar rápidamente un circuito de filtro de paso alto, se pueden utilizar las siguientes fórmulas y los pasos posteriores para calcular las resistencias y los condensadores relevantes.

Primero, seleccione arbitrariamente un valor apropiado para C1 o C2, ambos pueden ser idénticos.

Luego, calcule R1 usando la siguiente fórmula:

R1 = 1 / √2 x π x C1 x Frecuencia

Aquí, el término 'frecuencia' se refiere al umbral de corte de paso alto deseado por debajo del cual otras frecuencias no deseadas deben atenuarse o ignorarse gradualmente.

Finalmente, calcule R2 de la misma manera que arriba usando la siguiente ecuación:

R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Frecuencia

Se puede ver que la versión de suministro único del circuito de filtro de paso alto involucra otro capacitor Cout que no es en absoluto crítico y puede ser aproximadamente 100 o 1000 veces más que C1.

Las discusiones anteriores muestran cuán simplemente cualquiera puede calcular y diseñar un circuito de filtro de paso alto rápidamente para una aplicación particular que podría ser un circuito de control de agudos, un Ecualizador gráfico de 10 bandas o un circuito de cine en casa, etc.

Cómo funcionan los filtros de paso bajo

Como sugiere el nombre circuitos de filtro de paso bajo están diseñados para pasar o conducir un rango preferido de frecuencia más bajo o por debajo de un umbral de corte deseado, y atenuar o bloquear gradualmente las frecuencias por encima de este valor.

Normalmente, los amplificadores operacionales se emplean para fabricar dichos circuitos de filtro, ya que los amplificadores operacionales son los más adecuados para estas aplicaciones debido a sus características extremadamente versátiles.

Gráfico que muestra la frecuencia frente a la ganancia

El siguiente gráfico proporciona la respuesta de frecuencia típica del filtro de paso bajo con respecto a la ganancia, podemos ver claramente cómo la respuesta se atenúa (cae gradualmente) a medida que la frecuencia aumenta más allá del umbral de corte particular.

Las siguientes imágenes representan el estándar circuitos de filtro de paso bajo basados ​​en opamp . El primero debe ser alimentado por una fuente dual, y el segundo funciona con un solo voltaje de suministro.

Diseño de un circuito de filtro de paso bajo personalizado

Los componentes R1, R2 y C1, C2 configurados con los pines de entrada no inversora (+) e inversora (-) del opamp básicamente deciden el rango de corte del filtro, y estos deben calcularse de manera óptima durante el diseño el circuito.

Para calcular estos parámetros y diseñar un circuito de filtro de paso bajo rápidamente en minutos, se pueden utilizar las siguientes fórmulas y los pasos explicados:

Primero necesitamos encontrar C1, lo cual podemos hacer seleccionando cualquier valor arbitrariamente según nuestra conveniencia.

A continuación, podemos calcular C2 con la fórmula:

C2 = C1 x 2

R1 y R2 pueden ser idénticos y se pueden calcular mediante la siguiente fórmula:

R1 o R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Frecuencia.

aquí la 'frecuencia' es el rango donde se espera que ocurra la transición de corte, o el rango de corte deseado.

Los valores de Cin y Cout que se muestran en el filtro de paso bajo de suministro único no son críticos y pueden ser de 100 a 1000 veces mayores que los de C1, lo que significa que si seleccionó C1 como 0.1uF, entonces estos podrían estar entre 10uF y 100uF, etc. La especificación de voltaje se puede seleccionar para que sea el doble de la tensión de alimentación utilizada.

Las resistencias tienen una potencia nominal de 1/4 vatio, 5% o 1%.

¡Eso es! ... utilizando la técnica simple anterior, puede diseñar rápidamente un filtro de paso bajo razonablemente bueno y usarlo para una aplicación específica que podría incluir un circuito de música de bajos altos, un altavoz activo cruzado a través de la red o un sistema de cine en casa, etc.

Más información: https://drive.google.com/file/d/1yo_WH0NzYg43ro_X0ZrXoLYSM5XOzKU8/view?usp=sharing