Tengo problemas para saber qué tipo de filtro (Low-Pass, High-Pass, Band-Pass, Band-Reject(Notch) están presentes dada una topología en cascada.
En la siguiente imagen veo 3 etapas, ¿está bien? (2 etapas activas, 1 etapa pasiva) pero no puedo decir si el filtro LP, HP, BP, o Notch es cuál y por qué.
¡/! \Note Los valores de las resistencias y condensadores mostrados no tienen importancia en este momento y son los valores por defecto en el laboratorio de circuitos.
En un sentido puramente académico, un filtro de paso de banda o de muesca debe tener un número par de etapas para que la tasa de reducción sea la misma en cada lado del filtro. No siempre es así en el mundo real, pero eso está fuera del alcance de esta pregunta.
Un filtro de paso bajo o alto puede tener un número impar o par de etapas. La forma más fácil de determinar el tipo de filtro es observando los componentes reactivos. Normalmente, en los filtros activos se utilizan exclusivamente condensadores. Son más fáciles y baratos de fabricar, y con tolerancias más estrictas que los inductores. Dado que la impedancia de un condensador llega a cero cuando la frecuencia llega a infinito, un condensador a tierra es un filtro de paso bajo. En el caso de la topología Sallen-Key, un condensador a tierra y en el bucle de realimentación formará un filtro de paso bajo. Como han mencionado los demás, tu circuito es un paso bajo de 5º orden.
Un filtro de paso alto se forma conmutando los Rs y Cs.
También hay un filtro de paso de banda Sallen-Key, pero sólo es de primer orden en cada lado.
Otra topología común que es bastante útil conocer es la variable de estado . No es tan denso como el Sallen-Key, pero un circuito contiene un paso alto, un paso bajo y un paso de banda con la misma frecuencia crítica.
Me parece que es un filtro de paso bajo de 5º orden hecho a partir de dos filtros de 2º orden de tipo sallen-key con un simple paso bajo RC entre ellos. Es paso bajo por la configuración de las R's y C's. La clave para buscar es el RC directamente antes de la entrada no inversora de cada op-amp - si hay una C a tierra entonces es de paso bajo. Lo mismo ocurre con la RC entre las dos etapas del op-amp de segundo orden. La forma más fácil de pensar es que los C conducen más a medida que aumenta la frecuencia, por lo que una serie de R y C a tierra pasarán la CC y las frecuencias bajas, pero en algún punto de frecuencia en el espectro el C comenzará a dominar. Esto se determina por la frecuencia de 1/(2*PI*R*C) y para el circuito de arriba es aproximadamente 1,5kHz. No tengo mi calculadora conmigo así que tal vez alguien más corrija mis matemáticas cerebrales.
Es de paso bajo, porque tiene un camino de CC (baja frecuencia) desde la entrada a los dos amplificadores no inversores y un camino de CA a tierra (alta frecuencia). Así que la CC se propaga a la salida y la CA se filtra a tierra (o a través de la baja impedancia de salida del amplificador).
Este es un extremadamente simplificado análisis de las cosas. No tiene en cuenta el orden, ni la frecuencia de corte.
Si quieres saberlo con seguridad, siempre puedes simular el circuito en una herramienta como spice o CircuitLab.com
Un filtro de paso alto tendría los condensadores y las resistencias intercambiados, y un filtro de banda o de muesca tendría las posiciones mezcladas. Para diferenciar entre un filtro de banda y uno de muesca, probablemente tengas que hacer algunos cálculos reales en las partes especificadas.
Se puede reconocer la categoría del filtro en función de si los condensadores derivan la señal o la pasan. Ambas etapas de filtrado son filtros de paso bajo porque en todas las redes RC, los condensadores derivan la señal a una baja impedancia.
Los condensadores complicados son los de la ruta de retroalimentación, pero un atajo mental para clasificarlos es considerar la salida del amplificador como una baja impedancia similar a la de tierra. Lo que ocurre ahí es que esos condensadores están "arrancados" desde la salida del amplificador en lugar de ir a tierra. No confunda estos condensadores con una vía de derivación para las altas frecuencias alrededor del amplificador. Más bien, es más útil pretender que la salida del filtro es una tierra alternativa.
Como método abreviado, vuelva a dibujar mentalmente el diagrama del circuito de manera que se elimine el amplificador y el elemento de retroalimentación positiva (resistencia o condensador) termine en tierra. A continuación, aplica tus conocimientos sobre redes RC para determinar la combinación de filtrado de paso alto y bajo.
Tengo problemas para saber qué tipo de filtro (Low-Pass, High-Pass, Band-Pass, Band-Reject(Notch) están presentes dada una topología en cascada.
Para empezar, encuentra la ganancia cuando la frecuencia llega a cero (abre los condensadores, corta los inductores) y la ganancia cuando la frecuencia llega a infinito (corta los condensadores, abre los inductores).
Teniendo en cuenta sólo las cuatro categorías de filtros que has enumerado, tienes las siguientes posibilidades:
Si la ganancia llega a cero en ambos extremos, tienes un filtro pasa-banda.
Si la ganancia es la misma en ambos extremos, tienes un filtro de rechazo de banda
Si la ganancia sólo llega a cero en un extremo, se trata de un filtro de paso bajo o de paso alto.
Por supuesto, hay otros filtros posibles a tener en cuenta como, por ejemplo, los filtros shelving y los filtros all-pass, etc.
Ahora, mirando el circuito que has publicado...
con los condensadores abiertos, la ganancia es 1.
con los condensadores en cortocircuito, la ganancia es 0.
Por lo tanto, este circuito es un filtro de paso bajo.
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