Un filtro se puede definir con referencia a varios campos como la química, la óptica, la ingeniería, el modelado de turbulencias, la ingeniería, la informática, la filosofía y el procesamiento de señales. Consideremos los filtros de procesamiento de señales, el filtro se puede definir como un dispositivo utilizado para eliminar parte o partes innecesarias de la señal. Esta eliminación de partes innecesarias de la señal se denomina proceso de filtrado. Estos filtros de procesamiento de señales se clasifican en varios tipos, como filtros electronicos , filtros digitales y filtros analógicos.
Filtros analógicos
El filtro analógico se utiliza normalmente en electrónica y se considera un componente básico del procesamiento de señales. Estos filtros analógicos se utilizan para separar las señales de audio antes de aplicarlas a los altavoces. Para separar y combinar varias conversaciones telefónicas en un solo canal se puede hacer usando filtros analógicos. Para seleccionar una estación de radio en particular desde el receptor de radio rechazando todos los demás canales, se puede hacer usando filtros analógicos.
Las señales que varían continuamente (señales analógicas) se pueden operar utilizando filtros analógicos electrónicos lineales pasivos que están compuestos por elementos pasivos como resistencias, condensadores e inductores. Estos filtros analógicos se utilizan con frecuencia para permitir componentes de frecuencia particulares rechazando otras señales de tiempo analógicas o continuas.
Tipos de filtros analógicos
Los filtros analógicos lineales se pueden enumerar como filtros de síntesis de red, filtros de impedancia de imagen y filtros simples. Los filtros de síntesis de red se clasifican nuevamente como filtro Butterworth, filtro Chebyshev, filtro elíptico o filtro Cauer, filtro Bessel, filtro gaussiano, filtro 'L' óptimo (Legendre) y filtro Linkwithz-Riley. Los filtros de impedancia de imagen se clasifican además como un filtro k constante, filtro derivado de m, filtros de imagen general, red Zobel, filtro de celosía, ecualizador de retardo T puenteado, filtro de imagen compuesta y filtro de tipo mm. El filtro RC, el filtro RL, el filtro LC y el filtro RLC se denominan filtros simples.
Diseño de filtro analógico
El diseño de filtro analógico incluye funciones de transferencia de filtro analógico, polos y ceros de filtros analógicos, respuesta de frecuencia de filtros analógicos, respuesta de salida y diferentes tipos de filtros analógicos. Los métodos de filtro de diseño de filtro analógico se clasifican como modelos de filtro Butterworth, Chebyshev y elípticos basados en la función de transferencia con orden 'n'.
Filtro Butterworth
Diseño de filtro Butterworth
los Butterworth o filtro de magnitud máximamente plana tiene una respuesta de frecuencia plana (matemáticamente tanto como sea posible). La 'pared de ladrillos' del filtro de paso bajo analógico (Butterworth), que se puede definir como aproximaciones estándar para varios órdenes de filtro, se muestra en la siguiente figura (incluida la respuesta de frecuencia ideal).
Respuesta de frecuencia ideal del filtro Butterworth
Si aumentamos el orden del filtro Butterworth, las etapas en cascada del diseño del filtro Butterworth también aumentan. Por lo tanto, como se muestra en la figura anterior, la respuesta del filtro y la pared de ladrillos se acerca. Generalmente, los filtros analógicos lineales se realizan usando varias topologías, el filtro Butterworth se puede realizar usando topología Cauer o topología Sallen-key.
Filtro Chebyshev
Los filtros Chebysev llevan el nombre de Pafnufy Chebyshev, quien derivó los cálculos matemáticos de Filtros Chebyshev . El error entre la característica del filtro idealizado y el filtro real se puede reducir utilizando la propiedad del filtro Chebyshev.
Filtro Chebyshev
Estos filtros Chebyshev se clasifican además como filtros Chebyshev tipo 1 y tipo 2. Los filtros de tipo 1 son de tipo básico y la respuesta de ganancia o amplitud es una función de frecuencia angular del enésimo orden del filtro de paso bajo analógico (LPF, si consideramos los filtros analógicos). El filtro de Chebyshev de tipo 2 es un tipo poco común y es un filtro inverso.
Tipos de filtro Chebyshev
Filtros analógicos simples
Filtro RC
Circuito de filtro RC
Los circuitos eléctricos de resistencia-condensador simples impulsados por una fuente de corriente o voltaje actúan como filtros analógicos. Estos circuitos de filtro RC se utilizan para filtrar una señal de manera que bloquean frecuencias específicas y permiten que pasen otras frecuencias. El circuito de filtro RC se puede conectar en serie Circuito RC o circuito RC paralelo como se muestra en la figura anterior.
Filtro LC
Circuito de filtro LC
El circuito eléctrico simple inductor-capacitor actúa como un filtro LC que también se denomina circuito sintonizado o circuito resonante o circuito tanque. Este circuito LC también se comporta como un resonador eléctrico. Los circuitos LC se utilizan para generar señales o para captar señales a una frecuencia específica. El filtro LC se puede conectar como circuito LC en serie o circuito LC en paralelo como se muestra en la figura anterior.
Filtro RL
Circuito de filtro RL
El circuito eléctrico resistor-inductor simple actúa como un circuito de filtro RL que se acciona utilizando una fuente de corriente o voltaje y está hecho de la resistencia y el inductor. El filtro RL se puede conectar como circuito RL en serie o circuito RL paralelo como se muestra en la figura anterior.
Filtro RLC
Circuito de filtro RLC
El circuito eléctrico de resistencia-inductor-condensador simple actúa como un circuito de filtro RLC, la resistencia, el condensador y el inductor se pueden conectar en serie o en paralelo para formar un filtro RLC en serie o un filtro RLC paralelo. Este circuito de filtro RLC se forma como un oscilador armónico para la corriente y resuena como un circuito LC. Pero, aquí las oscilaciones pueden decaer introduciendo una resistencia y este efecto se denomina amortiguación.
¿Quiere conocer en detalle sobre el diseño práctico de filtros analógicos y digitales? Si te interesa diseñar proyectos de electrónica luego, comparta sus opiniones, comentarios, consultas y sugerencias en la sección de comentarios a continuación.
