Filtros Pasa-Banda: Diseño, Implementación y Consejos Prácticos

Cómo Crear un Filtro Pasa-Banda

En muchos sistemas electrónicos, solo un rango específico de frecuencias debe atravesar la cadena de señal. Un filtro pasa-banda deja pasar precisamente esa banda mientras rechaza todas las frecuencias más bajas y más altas. Combinando una etapa pasa-bajas y una pasa-altas, obtenemos un único filtro que satisface este requisito.

A continuación se muestra un diagrama de bloques a nivel de sistema que ilustra el concepto:

Diagrama de bloques a nivel de sistema de un filtro pasa-banda.

Diseño de un Filtro Pasa-Banda Usando Capacitores

Cuando las dos etapas se cablean en serie, el circuito resultante solo pasa frecuencias que no son ni demasiado bajas ni demasiado altas. Aquí se muestra un esquema típico construido con componentes pasivos, y la correspondiente respuesta en frecuencia se muestra a continuación.

Filtro pasa-banda capacitivo.

filtro pasa-banda capacitivo v1 1 0 ac 1 sin r1 1 2 200 c1 2 0 2.5u c2 2 3 1u rload 3 0 1k .ac lin 20 100 500 .plot ac v(3) .end

La respuesta de un filtro pasa-banda capacitivo alcanza su pico en un rango de frecuencia estrecho.

Diseño de un Filtro Pasa-Banda Usando Inductores

Aunque los inductores también pueden realizar una respuesta pasa-banda, los capacitores típicamente proporcionan mayor "pureza" en su comportamiento reactivo, dando a los diseñadores una ventaja más clara. A continuación se muestra un diseño representativo basado en inductores:

Filtro pasa-banda inductivo.

Reordenar las secciones pasa-altas y pasa-bajas no altera la acción filtrante fundamental; el circuito sigue rechazando frecuencias fuera de la banda deseada.

Sin embargo, confiar únicamente en la acción de bloqueo de cada etapa introduce limitaciones prácticas. Incluso en el pico del filtro, la atenuación combinada de las secciones pasa-bajas y pasa-altas puede reducir la amplitud de la señal. En el análisis SPICE anterior, el voltaje de carga nunca supera 0,59 V, a pesar de una fuente de 1 V. La atenuación empeora si el filtro se hace más pronunciado o selectivo.

Técnicas más avanzadas pueden lograr una banda de paso de cima plana sin sacrificar la intensidad de la señal, y exploraremos esos métodos más adelante en este capítulo.

RESUMEN:

• Un filtro pasa-banda permite solo las frecuencias dentro de un rango especificado, bloqueando tanto las inferiores como las superiores.
• Puede construirse cascando un filtro pasa-bajas con uno pasa-altas (o viceversa).
• "Atenuar" significa reducir la amplitud de la señal; es el mismo principio que bajar el control de volumen de un estéreo.

HOJAS DE TRABAJO RELACIONADAS:

• Hoja de Trabajo de Filtros Activos