SÍNTESIS DE FILTROS Autor: PEDRO QUINTANA MORALES Dto SÍNTESIS DE FILTROS Autor: PEDRO QUINTANA MORALES Dto. Señales y Comunicaciones Universidad de Las Palmas de Gran canaria 2005

7. FILTROS ACTIVOS Introducción Amplificador Operacional Células Básicas Sensibilidad Técnicas de Diseño

INTRODUCCIÓN Alternativa Tecnológica Elementos Activos por Bobinas Capacidad de Integración Dispositivos Activos Conversor de Impedancia Negativo Conversor de Impedancia Generalizada Girador

INTRODUCCIÓN Amplificador Operacional Bajo Coste Buenas Prestaciones Versatilidad Disponibilidad, Popularidad Realiza los Otros Elementos Activos + -

INTRODUCCIÓN Relación Frecuencia-Tecnología 1Hz 1KHz 1MHz 1GHz Activos RC CC Activos Integrados Pasivos LC Guiados

AMPLIFICADOR OPERACIONAL Características Fuente de tensión controlada por tensión 2 terminales de entrada, 1 de salida Ganacia en lazo abierto, A Vo = A (V2-V1 ) V+ V- k (V+ - V-)

AMPLIFICADOR OPERACIONAL Parámetros Parámetro Ideal Real Ganancia A = ¥ A(f,T,Vi) < ¥ ZIN = ¥ < ¥ ZOUT = 0 > 0 Offset = 0 > 0

AMPLIFICADOR OPERACIONAL Respuesta en Frecuencia Típica |A(jw) | A0 : Ganacia en DC wc : Pulsación de corte a 3 Db wt : Pulsación de ganacia unidad w wt wc a(w) Ao

AMPLIFICADOR OPERACIONAL Amplificador Operacional mA741 A0 = 105 ft = 1 MHz

CÉLULAS BÁSICAS Configuraciones en Lazo Cerrado Inversora No Inversora Integrador Inversor Ideal R2 R1 Vo Vi - + R2 R1 Vo Vi + - - + C R Vo Vi

CÉLULAS BÁSICAS Sumador Invesor Puesto a Tierra Ideal Sumador Ideal R Vo V1 R2 - + Ri V2 Vi R Rn1 Vo Vn1 Rn2 Rni Vn2 Vni Rp1 Vp1 Rp2 Rpi Vp2 Vpi - +

CÉLULAS BÁSICAS FT de 1er orden Célula de 1er orden Paso Bajo Paso Alto ¿Paso Banda? ¿Banda Eliminada? Y2 Y1 Vo Vi - +

CÉLULAS BÁSICAS FT de 2º orden PBj, 2=1=0; PAl, 1=0=0 PBd, 2=0=0; BE, 1=0 Célula PBajo, todo-polo, 2º orden y ganancia 1 C2 C1 Vo Vi - + 1

CÉLULAS BÁSICAS Célula todo-polo general de 2º orden,PBajo, PAlto ó Pbanda Célula polo-cero de 2º orden, PBajo, PAlto, PBanda ó BEliminada Y2 Y1 Vo Vi - + Y3 Y4 Y5 Q<10 Vo Vi - +

CÉLULAS BÁSICAS Sallen – Key AO Ideal de ganacia finita, k Paso Bajo (R iguales, C iguales) Paso Banda (R iguales, C iguales) Q<50 r1 Vo Vi + - 1 C (k-1) r1 (k-1) r1 r1 Vo Vi 1 C + -

CÉLULAS BÁSICAS Célula PBajo, todo-polo, 3º orden y ganancia 1 C3 C1 Vo Vi 1 - + C2

SENSIBILIDAD Estabilidad de los Parámetros Frente a la Variación de los Componentes Introducción de Dispositivos Activos Estudio Cuantitativo Parámetro F(s,x) , x: componente

TÉCNICAS DE DISEÑO Sustitución de bobinas Simulación de Bobinas Conversor de Inmitancia Generalizada Directa Técnica de adaptación de coeficientes Variables de Estado

TÉCNICAS DE DISEÑO Simulación de Bobinas Diseña el filtro pasivo LC y sustituye L Puesta a Tierra Flotante R C Vo Vi + - R2 R1 R C Vo Vi + - R2 R1

TÉCNICAS DE DISEÑO Conversor de Inmitancia Generalizada Transforma filtro RLC en su equivalente Puerta 1 cargada con C Puerta 1 cargada con R Puerta 2 cargada con R Z2 Z1 V2 V1 Z3 Z4 - +

TÉCNICAS DE DISEÑO Cascada de Células Básicas Factorización en Células de 1º, 2º ó 3º orden ¿Conexión, ZIN=¥ , ZOUT=0? ¿Régimen Dinámico? Ajustes prácticos, independientes por sección Disminuye la sensibilidad al emparejar raices

TÉCNICAS DE DISEÑO Variables de Estado Simulación de H(s) con INT y SUM Salidas: PAlto, PBanda, PBajo Ganancia interior, Ganancia exterior, Ajuste sencillo e independiente k -1 -1/sT 1/Q Vi Vo

VARIABLES DE ESTADO Resonador KHN Usa integradores (-) y sumador (±) no a tierra C R VPBj VPBd Vo R’ R2 VPAl Vi - + R1 Q<100

VARIABLES DE ESTADO Resonador KHN Salidas: Palto, Pbanda, Pbajo Cuidado con el Margen Dinámico interior Selección arbitraria de C Ajuste en el Paso Banda ¿Banda Eliminada?

VARIABLES DE ESTADO Resonador Tow-Thomas Usa (SUM+INT) e integradores (-), todo a tierra r -VPBj VPBj C2 R2 R1 R4 VPBd Vi R3 - + C1 Q<100

VARIABLES DE ESTADO Resonador Tow-Thomas Salidas: PBanda, Pbajo ± Selección arbitraria de C Ajuste en el Paso Banda