Conceptos Esenciales en Filtros Electrónicos: Activos, Pasivos y Arquitecturas Avanzadas

Implementación Activa de Filtros Ladder RLC

Se justifica la implementación activa de filtros ladder RLC cuando se busca un filtro con las mejores características de sensibilidad pasiva (arquitectura ladder RLC) y, al mismo tiempo, no es posible utilizar autoinducciones pasivas. Esto implica que la inductancia (L) debe implementarse mediante un simulador activo, como un girador. Esta situación se presenta en contextos de bajas frecuencias (por ejemplo, audio) y/o en implementaciones integradas, donde una bobina pasiva es prácticamente imposible de implementar debido al desajuste entre sus dimensiones (las bajas frecuencias requieren inductancias grandes) y las del circuito del filtro (circuito integrado).

Ventajas de la Arquitectura Delyiannis-Friend para Filtros Pasa-Banda

La arquitectura Delyiannis-Friend es una opción superior a la Sallen-Key para implementar filtros pasa-banda debido a su sensibilidad pasiva del factor de calidad (Q), que no es proporcional a Q. Aunque esto no ofrece ventajas significativas en filtros pasa-bajos y pasa-altos, donde los factores de calidad no suelen ser elevados, sí es crucial en filtros pasa-banda. En estos últimos, el factor Q está directamente relacionado con la selectividad del filtro y a menudo toma valores altos. Por lo tanto, un filtro pasa-banda con un factor de calidad elevado, implementado con una arquitectura Delyiannis-Friend, no presenta una sensibilidad pasiva de Q elevada con respecto a los elementos pasivos (resistencias R y condensadores C).

Filtros Activos y Pasivos: Definición y Diferencias

¿Qué es un Filtro Activo?

Un filtro activo es un filtro analógico implementado con componentes electrónicos activos, como amplificadores operacionales (AO).

¿Qué es un Filtro Pasivo?

Un filtro pasivo utiliza únicamente componentes pasivos (resistencias R, condensadores C e inductores L). Una desventaja clave de los filtros pasivos es que no pueden conectarse en cascada sin modificar sus funciones de transferencia individuales.

¿Cuándo es Necesaria la Implementación Activa de un Filtro?

La implementación activa de un filtro es necesaria en varias situaciones:

• Conexión en Cascada: Los filtros activos no presentan las restricciones de los pasivos al conectarse en cascada, lo que permite construir sistemas complejos sin alterar las funciones de transferencia individuales.
• Tamaño y Volumen: Los filtros pasivos de segundo orden a menudo requieren autoinducciones que, a bajas y medias potencias, son componentes voluminosos. La implementación activa permite simular estas inductancias, reduciendo el tamaño del circuito.

Ventajas de la Arquitectura Ladder RLC

La principal ventaja de la arquitectura ladder RLC radica en su baja sensibilidad a las variaciones de los valores de los elementos. Esta característica la hace ideal para su uso en filtros RLC pasivos, incluso a altas frecuencias, donde la precisión es crucial.

¿Son Todos los Filtros Ladder RLC Pasivos?

No, no todos los filtros ladder RLC son pasivos. Pueden implementarse activamente en situaciones donde no es posible utilizar autoinducciones pasivas. Esto ocurre, por ejemplo, debido a problemas de integración relacionados con el área y la complejidad del circuito, especialmente si se desean utilizar en frecuencias bajas. En estos casos, las autoinducciones pueden implementarse de forma activa, por ejemplo, mediante un convertidor de impedancia generalizado (GIC) de tipo II.

Definición del Ancho de Banda en Filtros Pasa-Banda Digitales (FIR e IIR)

El ancho de banda de un filtro pasa-banda digital se define de manera diferente según la implementación sea FIR o IIR:

• Filtros FIR (Respuesta Impulsional Finita): En los filtros FIR, el ancho de banda se determina por el ancho de banda de la ventana utilizada durante el truncamiento, aplicando el método de windowing (ventaneo).
• Filtros IIR (Respuesta Impulsional Infinita): Para los filtros IIR, se emplea el método del diagrama de polos y ceros. El ancho de banda puede controlarse ajustando el radio de los polos.