FILTRADO
CONSIDERACIONES
GENERALES DE FILTROS
Se necesita un
circuito rectificador para convertir una señal que tenga un
valor promedio cero que tenga un promedio diferente de cero. La
salida resultante de un rectificador es un voltaje de dc
pulsante, y todavía no es adecuado para reemplazar una batería.
Este voltaje se puede aplicar, digamos, en un cargador de
baterías, donde el voltaje de dc promedio es lo suficientemente
grande para proporcionar una corriente de carga para la batería.
Para voltajes de alimentación de dc, como los usados en la
radio, sistemas estéreo, computadoras, etc., el voltaje de dc
pulsante de un rectificador no es lo suficientemente bueno. Se
necesita un circuito de filtro para proporcionar un voltaje de dc
más estable.
Filtrado para
regulación de voltaje y voltaje de rizo.
Antes de pasar a
los detalles de un circuito de filtro, sería adecuado considerar
los métodos usuales para valorar los circuitos de filtro para
que podamos comparar la efectividad de un circuito como filtro.
La figura 1 muestra un voltaje típico de salida de filtro que
será usado para definir algunos de los factores de la señal. La
salida filtrada de la figura 1 tiene un valor de dc y alguna
variación de ac (rizo). Aunque una batería tiene en esencia un
voltaje de salida de dc constante, el voltaje de dc derivado de
una fuente de señal de ac mediante rectificado y filtrado
tendrá alguna variación de ac (rizo). Entre más pequeña sea
la variación de ac respecto al nivel de dc, mejor será la
operación del circuito de filtro.
FIGURA 1
Considere la
medición del voltaje de salida de un circuito de filtro usando
un voltímetro de dc y uno de ac (rms). El voltímetro de dc
leerá solamente el promedio o nivel de dc del voltaje de salida.
El medidor ac (rms) leerá sólo el valor rms del componente de
ac del voltaje de salida (suponiendo que la señal ac está
acoplada por medio de un condensador para bloquear el nivel dc)
Definición:
Rizo
r = voltaje
del rízo (rms) = Vr(rms)*
100%
..........voltaje dc .................Vdc
FILTRO CAPACITOR
Un circuito de
filtro muy popular es el circuito de filtro de condensador
mostrado en la figura 2. Se conecta un condensador a la salida
rectificada y se obtiene un voltaje de dc a través del
condensador. La figura 3a muestra el voltaje de salida de un
rectificador de onda completa antes de que la señal sea
filtrada; en cambio, la figura 3b muestra la forma de onda
resultante después de conectarse el condensador de filtro a la
salida del rectificador. Obsérvese que la forma de onda filtrada
es en esencia un voltaje de dc con algo de rizo (o variación de
ac).
figura 2
figura 3a
........................ figura 3b
La figura 4a
muestra un puente rectificador de onda completa y la forma de
onda de salida que se obtuvo del circuito cuando se conecta a una
carga (RL). Si no estuviera conecta una carga a través del
condensador, la forma de onda de salida sería idealmente un
nivel de dc constante, igual en valor al voltaje pico (Vm) del
circuito rectificador. Sin embargo, el propósito de obtener un
voltaje de es proporcionar este voltaje para que sea usado para
diversos circuitos electrónicos, que entonces constituyen una
carga para la fuente de alimentación.
figura 4a
............................. figura b
Forma de onda de
salida
La figura 4b
muestra la forma de onda a través de un filtro de condensador.
El tiempo T1 es el tiempo durante el cual los diodos de un
rectificador de onda completa conducen, cargando al condensador
hasta el voltaje pico del rectificador, Vm. El tiempo T2 es el
intervalo de tiempo el cual el voltaje del rectificador cae por
abajo del voltaje pico y el condensador se descarga a través de
la carga. Debido a que el ciclo carga-descarga sucede cada medio
ciclo para un rectificador de onda completa, el periodo de la
forma de onda rectificada es T/2, la mitad de la frecuencia de la
señal de entrada. La forma de la onda del voltaje de salida
filtrado de la figura 5 muestra que la forma de onda de salida
tiene un nivel de dc Vdc y un voltaje de rizo Vr(rms) conforme el
condensador se carga y descarga. A continuación se consideran
algunos detalles de estas formas de onda y los elementos del
circuito.
figura 5
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....................