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¿Se pueden evitar siempre los inductores en el diseño de filtros analógicos?

En los libros de texto siempre me han descrito los inductores como grandes, voluminosos y extensos. Parece que a la gente no le gustan. Sin embargo, he visto que los inductores aparecen en el diseño de filtros debido a la naturaleza de la respuesta en frecuencia, que es opuesta a la del condensador.

Sé que cierto circuito realizado con un amplificador operacional puede "convertir" un condensador en un inductor. ¿Significa esto que siempre se pueden evitar los inductores en el diseño de filtros? Si es así, ¿por qué se siguen utilizando inductores en el diseño de filtros en aplicaciones del mundo real?

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transistor Puntos 2074

No estoy seguro de qué son las "aplicaciones para el mundo alto".

Tienes razón al pensar que se pueden crear circuitos "giratorios" utilizando op-amps y condensadores para sustituir a los inductores.

Los inductores ganarán cuando:

  • Se necesita un circuito pasivo porque no se dispone de alimentación, etc.
  • Circuitos de alta tensión en los que los op-amps echan humo.
  • Circuitos de alta frecuencia en los que los op-amps se quedan sin ancho de banda.
  • Aplicaciones de alta corriente en las que los op-amps se quedan sin potencia.

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Un filtro activo, es decir, que contiene una fuente de alimentación, es decir, un op-amp, puede estar libre de inductores. Esto es importante para los circuitos de audio, donde las frecuencias son bajas y los inductores son enormes y con pérdidas debido a su resistencia interna. El diseño de un filtro de 4 órdenes a 20 Hz puede costar 2 dólares en op-amp y condensadores que caben en 20x20 mm, o cientos de dólares en inductores que ocupan unos cuantos litros de espacio y son terriblemente ineficaces debido a la resistencia parásita de los inductores.

Sin embargo, para las frecuencias de radio, las frecuencias son a menudo mucho mayores que el ancho de banda de cualquier op-amp que se pueda comprar. Así que, aunque teóricamente se podría construir un filtro sin inductor utilizando un op-amp ideal, no existe tal cosa como un op-amp ideal. No se puede comprar un amplificador con un producto de ganancia-ancho de banda de 100 GHz. En otras palabras, una vez que subes a frecuencias más altas, el op-amp ya no tiene ganancia y tu filtro no funcionará.

Afortunadamente, en radiofrecuencias, los inductores pueden ser muy pequeños. Y por pequeños me refiero a los de montaje superficial y de aproximadamente un milímetro cúbico de volumen. Así que todos los inconvenientes de los inductores a bajas frecuencias ya no son relevantes, y no hay necesidad real de construir filtros sin inductores.

Los filtros de radio también pueden implementarse utilizando pistas en placas de circuitos impresos, que son a su vez inductivas. Mediante una cuidadosa colocación de las pistas en la placa de circuito impreso, se puede crear un filtro microstrip que utilice la inductancia parásita de la pista y la capacitancia entre pistas para crear el filtro deseado.

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