Filtro Bicuadrático KHN No inversor
A continuación se muestra el proyecto filtro bicuadrático KHN no inversor. Este filtro presenta tres salidas, un filtro pasa banda, un filtro pasa altos y un filtro pasa bajos. El circuito se muestra a continuación:
Las funciones de transferencia son las siguientes:
El circuito se modificara de la siguiente manera:
Las nuevas funciones de transferencia son las siguientes:
En vista que hay tres filtros, entonces hay tres grupos de ecuaciones de diseño:
Tenga en cuenta
- Las variables A, fo y Q hacen referencia a la ganancia, frecuencia central y factor de calidad respectivamente.
- El filtro es no inversor debido a que la entrada está conectada al pin no inversor del primer amplificador operacional.
- El filtro KHN no inversor se diferencia principalmente del filtro KHN inversor por la fases que se presentan en las salidas, en el caso del filtro no inversor las salidas pasa altos y pasa bajos son no inversas y la salida pasa banda es inversa, mientras que en el caso del filtro inversor las salidas pasa altos y pasa bajos tienen salida inversa y la salida pasa banda tiene salida no inversa.
- Un filtro KHN no inversor es utilizado típicamente en la realización de ecualizadores paramétricos. Otra aplicación no tan común es en la realización de filtros rechaza banda tipo II.
Para entender mejor se realizaran tres ejemplos.
Ejemplo 1. Diseñe un filtro pasa bajos con frecuencia central de 1kHz, factor de calidad de 5 y ganancia A de 1.
Solución. Se elige C de un valor de 47nF, hallamos el valor de R:
Se elige R4 de un valor de 20kΩ, hallamos el valor de R1:
Y finalmente hallamos el valor de R3:
Se escoge R2 de un valor de 10kΩ. El circuito queda de la siguiente manera:
Y la simulación es la siguiente:
La línea de color verde es la magnitud y la línea de color amarillo es la fase. Se puede ver que la respuesta es la de un filtro pasa bajos con ganancia A de 1 y frecuencia central fo de 1kHz.
Ejemplo 2. Diseñe un filtro pasa banda con frecuencia central de 100kHz, factor de calidad de 10 y ganancia A de 10.
Solución. Se elige C de un valor de 1.2nF, hallamos el valor de R:
Se elige R4 de un valor de 22kΩ, hallamos el valor de R1:
Y finalmente hallamos el valor de R3:
Se elige 10kΩ como valor de R2. El circuito queda de la siguiente manera:
Y la simulación es la siguiente:
La magnitud es la línea de color verde y la fase es la línea de color amarilla. Se puede ver que la respuesta es la de un filtro pasa banda con ganancia A de 10 y frecuencia central de 100kHz.
Ejemplo 3. Diseñe un filtro pasa altos con frecuencia central de 10kHz, factor de calidad de 4 y ganancia A de 1.5.
Solución. Se elige C de un valor de 4.7nF, hallamos el valor de R:
Se elige R4 de un valor de 30kΩ, hallamos el valor de R1:
Y finalmente hallamos el valor de R3:
Se elige que R2 tenga un valor de 10kΩ (se puede elegir el valor que se desee). El circuito queda de la siguiente manera:
Y la simulación es la siguiente:
La línea de color verde es la fase y la línea de color amarillo es la fase. Se puede observar que la respuesta en frecuencia es de un filtro pasa altos con ganancia de 1.5 y frecuencia central de 10kHz.
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