De la misma forma que los filtros paso-bajas, abordados en la selección de circuitos de artículo de esta misma serie en el sitio (ART487S), los filtros pasa - altas son de gran importancia en una infinidad de aplicaciones electrónicas. Podemos utilizar este filtro en telecomunicaciones, equipos médicos, equipos industriales y mucho más. En este artículo seleccionamos 10 circuitos prácticos de filtros pasa-altas, la mayoría sugerido por los propios fabricantes de los componentes usados.
Los filtros pasa-altas son filtros que dejan pasar señales que están por encima de una cierta frecuencia, la frecuencia a la que se calculan.
Como muestra la figura 1, la acción del filtro no comienza exactamente en la frecuencia para la que fue proyectado, pero un poco antes ya deja de atenuar totalmente la señal.
En el caso de que un filtro de primer orden presente una curva con una inclinación de 6, o sea, una curva de inclinación de 6 (5 dB0 o más brusca (18 dB) dB por octava, mientras que un filtro de quinto orden presenta una curva con una pendiente de 30 dB por octava.
La forma más simple de implementar un filtro pasante alto es con la utilización de amplificadores operacionales.
Así, los circuitos que recogemos y que se dan a continuación, en su mayoría son sugeridos por los fabricantes de los amplificadores operacionales como Texas Instruments, National Semiconductor y otros.
Evidentemente, en la mayoría de los casos, los amplificadores equivalentes a los indicados pueden ser usados y los cambios en los componentes pueden modificar la acción de los filtros según la aplicación.
1. Filtro Pasa - Altas de 1 kHz
Nuestro primer circuito, mostrado en la figura 2, es sugerido por Texas Instruments, haciendo uso de un amplificador operacional con transistores de efecto de campo en la entrada.
La frecuencia es determinada por los capacitores, los cuales pueden tener sus valores alterados, para que sea obtenido otro corte.
Como se trata de un filtro de primer orden, su atenuación por debajo de la frecuencia seleccionada es de 6 dB por octava.
La fuente de alimentación utilizada debe ser simétrica y los circuitos integrados equivalentes se pueden emplear.
2. Filtro de segundo orden a 1 kHz
Utilizando el mismo amplificador operativo del proyecto anterior, pero con una acción más efectiva, tenemos en la figura 3, un filtro de paso alto de segundo orden a 1 kHz.
Los capacitores determinan la frecuencia a partir de la cual la acción del filtro es máxima, pudiendo estos componentes ser alterados conforme a la aplicación.
Como en el caso anterior, la fuente de alimentación debe ser simétrica y los amplificadores operacionales equivalentes se pueden utilizar.
3. Filtro de tercer orden de 1 kHz
El circuito presentado en la figura 4 es de un filtro de Bessel de tercer orden con ganancia unitario usando dos amplificadores operacionales.
Los capacitores y los resistores son los elementos que deben ser alterados para modificar la frecuencia de ese filtro.
Amplificadores de ala impedancia de entrada como los de la línea LinMOS de Texas son los sugeridos para esa aplicación. Texas Instruments es el que sugiere ese circuito en su literatura técnica sobre el tema.
4. Filtro Ajustable de 230 a 2,8 kHz
La frecuencia de corte del filtro que se muestra en la figura 5 puede ajustarse a valores entre aproximadamente 239 Hz y 2,8 Hz a través de un potenciómetro doble.
Se debe cuidar para que al girar el potenciómetro las dos secciones tengan la resistencia aumentada o disminuida al mismo tiempo. El valor de este componente también se puede modificar según el rango deseado.
El amplificador operacional sugerido es el 741 con fuente de alimentación simétrica de 6 + 6 V a 12+ 12 V, pero amplificadores operacionales equivalentes también se pueden utilizar.
La banda de frecuencias también puede ser modificada por el cambio de valores de los capacitores. Los capacitores, sin embargo, deben ser iguales.
Observamos que la frecuencia máxima de operación de este circuito no va más allá de algunos cientos de kilociclos. Para frecuencias más altas, se deben utilizar amplificadores operacionales apropiados.
También es importante notar que, operando con señales de audio se debe utilizar cables blindados para que no ocurra la captación de zumbidos, pues el circuito es de alta impedancia de entrada.
5. Filtro de segunda orden
La configuración mostrada en la figura 6 es de un filtro de segundo orden (12 dB por octava) con un amplificador operacional.
Los capacitores son los componentes que básicamente determinan la frecuencia de corte de ese filtro, pudiendo ser alterados. En este caso, esta frecuencia es del orden de 1 kHz.
La fuente de alimentación utilizada en este circuito debe ser simétrica y prácticamente cualquier operativa sirve para su implementación.
6. Filtro de 100 Hz
El filtro mostrado en la figura 7 es sugerido por National Semiconductor teniendo una frecuencia de corte de 100 Hz determinada por los valores de los capacitores y de los resistores usados.
El filtro es de primer orden con 6 dB por octava y el amplificador operacional es el LM102. Otros amplificadores operacionales se pueden utilizar respetando sus características, principalmente de frecuencia máxima de operación.
La fuente de alimentación debe ser simétrica y en la banda pasante la ganancia del circuito es unitaria.
7. Filtro Motorola de Segunda Orden
El filtro mostrado en la figura 8, sugerido por Motorola, opera en una frecuencia de corte de 1 kHz, pero los capacitores y resistores pueden ser cambiados para operación en otras frecuencias.
Por supuesto, otros amplificadores operacionales pueden ser experimentados.
La fuente de alimentación debe ser simétrica de 6 a 15 V o según el amplificador utilizado.
8. Pasa Altas para Altas Frecuencias
El filtro mostrado en la figura 9 puede operar con frecuencias hasta varias decenas de megahercios gracias al uso de un amplificador operacional rápido.
Los resistores y capacitores determinan el rango de frecuencias que puede pasar,
Observe la necesidad de desacoplamiento de los pines de alimentación, hecho con condensadores cerámicos montados lo más cerca como sea posible de esos elementos.
La fuente de alimentación debe ser simétrica y se debe tener especial cuidado con el diseño de la placa, pues se trata de circuito que opera en alta frecuencia.
9. Filtro de Tercera Orden de 1 kHz
El circuito mostrado en la figura 10 tiene una atenuación de 18 dB para frecuencias por debajo del corte.
Los valores de los componentes se pueden cambiar para el funcionamiento con otras frecuencias.
El amplificador operacional puede ser de cualquier tipo, debiendo ser alimentado con una fuente simétrica. Observamos que este tipo de circuito se destina a aplicaciones de bajas frecuencias, a lo sumo llegando a algunas decenas de kilohercios.
10. Filtro de 1 kHz con ganancia 2
En la figura 11 tenemos una configuración de filtro pasa - altas con ganancia de tensión igual a 2. Esa ganancia es determinada por los resistores en la red divisora que realimentación la entrada inversora.
Los capacitores determinan la frecuencia de corte, pudiendo ser alterados.
La fuente de alimentación debe ser simétrica y los amplificadores operacionales prácticamente de cualquier tipo se pueden utilizar.
Conclusión
Los circuitos que hemos visto son sólo algunos de los miles que los fabricantes de componentes sugieren en sus manuales. El lector puede partir de las configuraciones indicadas y tanto cambiar los circuitos como elegir el que mejor se adapte a la aplicación visada.