Resumen

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.

Índice de contenido

Capítulo 1. Introducción (archivo pdf, 25 kb)

Capítulo 2. Filtros (archivo pdf, 243 kb)

Capítulo 3. MATLAB (archivo pdf, 97 kb)

Capítulo 4. Descripción General (Filtros Elípticos) (archivo pdf, 242 kb)

Capítulo 5. Ejemplos (archivo pdf, 174 kb)

Capítulo 6. Conclusiones (archivo pdf, 40 kb)

Referencias (archivo pdf, 11 kb)

Apéndice A. Tabla de Elementos Elípticos de Orden Par e Impar (archivo pdf, 10 kb)

Apéndice B. Lista del programa: Elip3 (archivo pdf, 62 kb)

Apéndice C. On the Approximation and Synthesis of Elliptic Filters (archivo pdf, 124 kb)

Apéndice D. Funciones elípticas para el diseño de filtros (archivo pdf, 107 kb)

Rufino Alcocer, J. 2005. Aproximación y Síntesis de Filtros Elípticos. Tesis Licenciatura. Ingeniería en Electrónica y Comunicaciones. Departamento de Ingeniería Electrónica, Escuela de Ingeniería, Universidad de las Américas Puebla. Agosto. Derechos Reservados © 2005.