¿Cómo puedo dimensionar correctamente los componentes de un filtro RC?

Question

Antecedentes

Estoy filtrando las señales de baja velocidad de algunos sensores automotrices de 5V. Es decir, su señal está dentro de 0-5V y menos de 1kHz . Por ello, he seleccionado un 1,3Kohm Resistencia del 1% y una 0,1uF condensador C0G, lo que me da una frecuencia de esquina de alrededor de ~1,2kHz . Ambos son 0603 paquetes.

La verdadera cuestión

Lo que tengo curiosidad es... ¿hay algo más en el filtro que los valores? ¿Influye el tamaño del paquete de los componentes RC en el filtrado, de una manera u otra, basándose en las frecuencias, o incluso en los voltajes, con los que estoy trabajando? Aparte de cosas como los microfónicos o las fluctuaciones basadas en la temperatura (que estoy tratando de resolver con condensadores C0G, etc.)... ¿hay algo más que debería mirar más de cerca?

Answer 1

Es una pregunta razonable. Para frecuencias mucho, mucho más altas que las que tú trabajas, las características no ideales de los componentes físicos se vuelven significativas y, a frecuencias aún más altas, los componentes eléctricos ya no pueden considerarse "elementos agrupados".

Sin embargo, creo que es muy poco probable que ninguna de estas consideraciones sea ni remotamente importante para un simple filtro de primer orden con una frecuencia de esquina de 1kHz.

Pensemos, por ejemplo, en los clásicos circuitos de audio/instrumentos musicales a válvulas de vacío que trabajan en la banda de audio (20Hz - 20kHz), con mucho tensiones mayores, utilizando punto a punto cableado y componentes mucho más grandes y con plomo.

Answer 2

Un filtro R-C pasivo simple de primer orden tiene una constante de tiempo de \$\tau=R\cdot C\$ y la frecuencia de corte es \$\frac{1}{2\pi RC}\$ . Si conoces tu frecuencia de corte, entonces fija R y ajusta C o viceversa. Creo que es más fácil encontrar resistencias en un rango más amplio, así que prefiero elegir una capacitancia fácil de obtener y dejar que eso dirija mi resistencia requerida.

Las resistencias son índices de potencia, y se puede utilizar la ecuación \$\frac{V^2}{R}\$ para averiguar cuál será la disipación de potencia necesaria para una caída de tensión y una resistencia dadas, y normalmente deberías reducirla en alguna cantidad (digamos el 80%).

Los condensadores tienen una tensión nominal que debe respetarse. Los condensadores también tienen algo llamado ESR o resistencia en serie equivalente, de la que normalmente no hay que preocuparse en las aplicaciones de filtrado, a menos que los resisores sean minúsculos, y en ese caso probablemente haya que reducir la capacitancia en un orden de magnitud y aumentar la resistencia en consecuencia.

Tanto las resistencias como los condensadores tienen coeficientes que dictan cómo varían sus propiedades eléctricas con la temperatura, lo que puede importar o no dependiendo de su aplicación.