19 votos

¿Cómo elijo los valores de los componentes al diseñar un filtro RC de paso bajo/alto?

La frecuencia de corte de un filtro RC se obtiene a partir de la conocida ecuación, $$1\over(2 \pi RC)$$

Se trata de una ecuación con dos variables. Por ejemplo, R=100, C=10 tiene el mismo resultado que R=10, C=100.

¿En qué me baso para preferir uno sobre otro?

4 votos

Aug, has hecho varias preguntas en esta línea y, en cada caso, has recibido una "pista" para ser más específico. ¿Se trata de también mucho para pedirle que incluya en su pregunta lo siguiente: mejor según ¿qué restricción adicional? . Tiene dos grados de libertad y una especificación: la constante de tiempo RC. Si te interesa saber qué restricciones adicionales existen entonces haga esa pregunta en su lugar .

23voto

ianb Puntos 659

Es un compromiso.

Con R a 1000 ohmios y C a 100nF (frecuencia de corte = 1,59kHz), la tensión de conducción en la entrada puede ser necesaria para conducir señales con frecuencias muy por encima de 1,59kHz en lo que se acerca a una carga de 1000 ohmios. Considere cuáles son las impedancias a 1,59kHz - R, por supuesto, es de 1000 ohmios y la impedancia de C también tiene una magnitud de 1000 ohmios mientras que, a 10 kHz, la impedancia de C tiene una magnitud de sólo 100 ohmios.

En otras palabras, a 10kHz, la señal que entra en el filtro RC de paso bajo "ve" una impedancia de unos 1000 ohmios. Esto se debe a la siguiente fórmula: -

Z = \$\sqrt{R^2 + X_C^2}\$ = \$\sqrt{1,000,000 + 10,000} = 1005\space \Omega\$

Si la señal que alimenta la red RC tiene una resistencia de salida de 100 ohmios, esto añade un error a la parte "R" de la ecuación y distorsiona la "verdadera" forma espectral del filtro.

Por otro lado....

La ventaja de tener una R baja y una C alta es que la impedancia de salida se ve menos afectada por el circuito al que se conecta su salida. En el ejemplo anterior, incluso en CC la impedancia de salida de la red es de 1000 ohmios. Si R fuera (digamos) 10k ohmios y C fuera 10nF, la impedancia de salida en CC es de 10k ohmios y puede verse afectada por algunas cargas.

Por lo tanto, hay que tener en cuenta cuál es la impedancia de conducción y lo que su red RC puede tener que "conducir". Hay muchos ejemplos en los que la salida se conectará a un amplificador óptico que normalmente tendrá una resistencia de entrada de CC en el rango de Gohm, pero puede tener una capacitancia de entrada de 10pF. Esta capacitancia de entrada compensa la capacitancia de salida en una pequeña cantidad y, en el ejemplo anterior, haría que el condensador de 100nF se convirtiera en 100,01nF - no es un gran problema, por supuesto, pero si usted está diseñando un filtro que tiene un corte a 50kHz, está empezando a convertirse en una fuente potencial de error.

La conexión en cascada de filtros RC de paso bajo (o de cualquier tipo de filtro) también es un problema serio. Digamos que quieres conectar pasivamente dos filtros RC de paso bajo - si elegiste ambas resistencias de 1000 ohmios y ambos condensadores de 100nF no vas a obtener la misma respuesta del filtro si los hubieras conectado a través de un amplificador de alta impedancia.

Una solución parcial es hacer la primera red de baja impedancia y la segunda de alta impedancia. Para que te hagas una idea haz la primera red RC de 1.000 ohmios y 100nF y la red de conexión de 10.000 ohmios y 10nF - todavía habrá un poco de interacción pero es mucho menos que cuando ambas son de la misma impedancia.

9voto

Kevin Albrecht Puntos 2527

Dos grados de libertad y una especificación significa que sólo se puede fijar el producto \$RC\$ .

Como se ha señalado en las respuestas y comentarios a preguntas similares, la respuesta es: depende - depende de alguna otra restricción. En serio, una pregunta como esta es casi incontestable sin contexto adicional .

Estas son algunas de las consideraciones que se pueden tener en cuenta en otra restricción.

  1. Como los valores de las resistencias y los condensadores no son continuos, hay que encontrar una combinación de valores estándar que den una constante de tiempo lo suficientemente "cercana" a la deseada.

  2. Los valores comunes de los condensadores son mucho más gruesos que los de las resistencias.

  3. en general, es mucho más barato encontrar un valor grande de R que un valor grande de C

  4. los condensadores con valores relativamente grandes de capacitancia suelen estar lejos de ser ideales a altas frecuencias

  5. los condensadores con una capacitancia muy estable a lo largo del tiempo, la temperatura, etc. pueden limitar el rango de capacitancia disponible

...

Hay muchos más y la lista anterior no pretende ser exhaustiva, sino que pretende dar una idea del contexto en el que una evaluación como mejor debe hacerse.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X