Filtro High shelf de 1er orden RC tipo I

A continuación se muestra el proyecto filtro high shelving de primer orden RC tipo I. El circuito es el siguiente:

La función de transferencia es la siguiente:

Donde ωo es la frecuencia central en rads/seg, A es la ganancia del filtro y alfa α es un parámetro que indica la variación del potenciómetro. El signo menos indica que la señal de salida se invierte respecto a la señal de entrada. Las ecuaciones de diseño son las siguientes:

Tenga en cuenta

- El potenciómetro Rpot es lineal y su valor es libre, escoja el más adecuado.

- f±3db hace referencia a la frecuencia en la que se distingue audiblemente un aumento o disminución en magnitud de las notas altas y normalmente se toma como referencia en el diseño de los filtros high shelf. A20kHz es la ganancia que tendrá el filtro en 20kHz y Amax es la ganancia del filtro cuando la frecuencia tiende a infinito.

- Un filtro high shelf aumenta o disminuye la magnitud de las frecuencias altas a partir de una frecuencia llamada f±3db y no tiene ningún efecto sobre frecuencias bajas. Ademas cuando el potenciómetro está fijado en su valor medio (alfa igual a 0.5) la señal de salida tiene la misma magnitud que la señal de entrada. A este circuito también se le conoce con el nombre de control de tonos altos.

- Al igual que sucede con el filtro low shelf a medida que se varia la ganancia A también varia levemente la frecuencia f±3db.
- Al filtro high shelf también se le conoce con los nombres de control de tonos altos, filtro high shelving o filtro de estantería para frecuencias altas.

- Para entender mejor se realizaran dos ejemplos.

Ejemplo 1. Diseñe un filtro high shelf con frecuencia f±3db de 2kHz y ganancia A20kHz de ± 12db.

Solución. Hallamos el valor de la ganancia en 20kHz:

Hallamos el valor de Amax:

Se escoge Rpot de un valor de 10kΩ. Hallamos el valor de R1:

Hallamos el valor de R2:

Y finalmente hallamos el valor de C:

El circuito es el siguiente:

La simulación para diferentes valores de alfa entre 2Hz y 200kHz es la siguiente:

Se puede ver que la ganancia cuando la frecuencia tiende a infinito es de 12.6db. La siguiente simulación es una aproximación de la anterior entre 20Hz y 20kHz:

Se puede observar que las ganancia máxima y mínima es de ±12db y que la frecuencia de ±3db es de aproximadamente de 2kHz.

Ejemplo 2. Diseñe un filtro high shelving con frecuencia f±3db de 4kHz y ganancia A20kHz de ± 10db.

Solución. Hallamos el valor de la ganancia en 20kHz:

Hallamos el valor de Amax:

Se escoge Rpot de un valor de 10kΩ. Hallamos el valor de R1:

Hallamos el valor de R2:

Y finalmente hallamos el valor de C:

El circuito es el siguiente:

Y la simulación para diferentes valores de alfa entre 2Hz y 200kHz es la siguiente:

Se puede observar que la ganancia cuando la frecuencia tiende a infinito es aproximadamente de 11.6db. La siguiente simulación es la misma anterior pero entre 20Hz y 20kHz:

Se puede observar que la ganancia máxima y mínima en 20kHz es de ±10db y que la frecuencia de ±3db es aproximadamente de 4kHz