Descripción: |
Los filtros electrónicos son de suma importancia, porque son utilizados
con frecuencia en los sistemas electrónicos; ya que estos tienen como
función manipular y modificar el espectro de frecuencia de la señal
de entrada para obtener en la salida la función que se requiera aplicar
a los diferentes sistemas.
Un filtro es un elemento que tiene como función:
- Separar componentes que se encuentran mezclados.
- Ser capaz de rechazar los componentes indeseables.
- Tener la capacidad de darnos como resultado únicamente los componentes
deseados.
Existen varios métodos de aproximación para el diseño
de filtros en los cuales el cálculo matemático a veces es muy
complicado, por eso en esta tesis se aborda el problema de diseño
de filtros de una forma práctica, para lo que se utilizó el
programa MATLAB 7.
El software se programó por medio del paquete de MATLAB para el
diseño de filtros electrónicos analógicos. La importancia
de usar este paquete es la facilidad que brinda al usuario para diseñar
filtros electrónicos por medio de una interfase.
MATLAB es una herramienta que fue creada por la compañía Mathworks,
Inc. Esta herramienta es considerada un entorno de cálculo técnico,
el cual brinda grandes prestaciones para cálculo numérico y
visualización de análisis numéricos, cálculo
matricial, procesamiento de señales y gráficos.
Los usos más típicos de MATLAB son: Cálculos
matemáticos, Desarrollo de algoritmos, Modelado y simulación,
Análisis de datos, Exploración y visualización,
Gráficas científicas y de ingeniería.
ELLIPAP es un prototipo de filtro análogo elíptico Pasa - Bajas
que se programó por medio de la herramienta de MATLAB. Este programa
es el más rápido y más preciso del programa estándar
de MATLAB, ya que le ahorra al usuario el cálculo de varias
características en el diseño de filtros donde los autores son
H. J. Orchard and A. N. Wilssons, Jr.
Se usó Elip3 escrito por el Dr. David Báez, que es un paquete
para el diseño de filtros elípticos analógicos pasivos
de configuración escalera y sólo es para Filtros Pasa - Bajas.
Elip3 es un software que le facilita y le ahorra al usuario el cálculo
de varias características en el diseño de filtros que en este
caso son de tipo Pasa -Bajas. Regresa ceros, polos, Amin, R2 (Resistencia
de salida), función de transferencia, elementos capacitivos e inductivos
de un prototipo de filtro análogo Elíptico Pasa - Bajas de
orden N con una máxima atenuación en decibeles en la banda
de paso y una mínima atenuación en la banda de rechazo.
La programación utiliza MATLAB 7 dadas sus características
para realizar cálculos matemáticos de una manera muy simple
y su facilidad de implementar interfases gráficas. A Elip3 se le
implementó una interfase gráfica para que su uso sea de una
manera amigable para el usuario.
A esta interfase se le llama FiltDesJ y permite dar datos para las
especificaciones de magnitud de filtros Pasa - Baja, Pasa - Altas, Pasa -
Banda y Rechaza - Banda. Las aproximaciones disponibles son Butterworth,
Chebyshev, Chebyshev Inversa, Thomson y Elíptica. La interfase principal
lleva a otras ventanas secundarias, se crearon las siguientes ventanas para
FiltDesJ:
FilDesJ, Buttfilt, DisplayButterJ, PlotsJA, Cheb1J, DisplayCheb1J, Cheb2Filt,
DisplayCheb2J, ThomFilt, DisplayThomJ, LPEllipFilt, DisplayFiltJ, PlotsJ,
Circuit, NHPEllipFilt, DisplayFiltJJ, NBPEllipFilt, DisplayFiltBPJ, NBREllipFilt,
DisplayFiltBRJ.
En la ventana principal existen varias opciones para el diseño de
filtros analógicos con las características ya mencionadas.
En una de las ventanas secundarias tienes la opción de introducir
los datos de entrada dependiendo del tipo de filtro deseado. Una vez que
ya se introdujeron los datos se calcula el filtro con las características
especificadas por el usuario, en otra ventana aparecen los datos de salida
y tiene la opción de ver el diagrama del circuito con configuración
tipo escalera y las gráficas de magnitud, respuesta al impulso, respuesta
al escalón y de retardo.
La aproximación elíptica se realizó por medio de Elip3
y las otras aproximaciones mencionadas se realizaron por medio de los programas
estándar de MATLAB y estos se acoplaron a FiltDesJ. Las aproximaciones
Butterworth, Chebychev I, Elíptica realizan los cálculos de
los elementos capacitivos e inductivos de configuración escalera.
En el capitulo 4 se explica detalladamente la interfase gráfica realizada
en esta tesis.
FiltDesJ es un shareware cuya función principal es la síntesis
de los circuitos pasivos elípticos de configuración escalera. |