Los filtros de paso de banda más simples son los filtros LC - que utilizan inductores y condensadores (aunque siempre hay algunas resistencias adicionales en el circuito que afectan el funcionamiento).
Estos componentes se pueden conectar en serie o en paralelo, y los circuitos resultantes se llamanserie resonantecircuitos y circuitos resonantes paralelos, respectivamente. La palabra resonancia se utiliza porque estos circuitos responden a frecuencias específicas, tal como las cuerdas de un violín o una guitarra. Por lo tanto, a menudo se les denomina circuitos de sintonización.
Esto muestra algunos ejemplos de estos circuitos conectados de diferentes maneras. La frecuencia de resonancia de los circuitos tanto en serie como en paralelo se debe al efecto de resistencia, donde XL del inductor es igual a Xc del condensador. Podemos obtener la frecuencia de resonancia resolviendo esta ecuación.
Donde f es la frecuencia, L es la inductancia y C es la capacitancia, que representa la frecuencia:
En un circuito sintonizado en paralelo, los condensadores y los inductores están conectados en paralelo, por lo que tienen el mismo voltaje. A la frecuencia de resonancia también tenemos que sus reactivos son iguales. Según la ley de Ohm de los circuitos de CA, si los inductores y los condensadores tienen el mismo voltaje y reactancia, también deben tener la misma corriente. Entonces todos tienen la misma corriente. Pero debido a que una de las corrientes hace que el voltaje avance 90 "y la otra corriente hace que el voltaje se retrase 90", están separadas 180 ". Por lo tanto, la dirección de las corrientes es opuesta, una aumenta y la otra cae. Por lo tanto, la corriente en el cable que conduce al circuito de sintonización secundario debe ser cero. Debido a que la corriente externa que ingresa al circuito de sintonización es cero, el circuito se comporta como un circuito abierto (con voltaje pero sin corriente pasando a través).
La situación contraria ocurre en unresonante en serie (también conocido como dispositivo resonante en serie)circuito. Aquí, los condensadores y los inductores están conectados en serie, por lo que la corriente es la misma. Esta vez, el voltaje en un electrodo guía la corriente, mientras que el voltaje en el otro electrodo está retrasado con respecto a la corriente en 90 ". Por lo tanto, estos dos voltajes están separados por 180 pulgadas. En resonancia (otra forma de decir 'en frecuencia de resonancia'), sus reactivos son iguales, por lo que sus voltajes son iguales, pero opuestos. Por lo tanto, el voltaje total de todo el circuito en serie es cero, incluso si pasa corriente. Por lo tanto, el comportamiento del circuito es como un cortocircuito (también hay corriente, pero no pasa voltaje).
Por tanto, hemos formado las siguientes reglas empíricas:
Durante la resonancia, el circuito sintonizado en paralelo presenta un circuito abierto.
Durante la resonancia, elserie resonanteEl circuito presenta un cortocircuito.
En otras frecuencias, ambos circuitos tienen una determinada impedancia. Al acercarse a la frecuencia de resonancia, el circuito no está completamente abierto (para sintonización en paralelo) ni en corto (para sintonización en serie), pero aún está muy cerca. Cuanto más lejos de la frecuencia de resonancia, más pequeño es el circuito y puede haber circuitos abiertos o cortocircuitos.
Ambos circuitos pueden servir como filtros selectivos, permitiendo el paso de ciertas frecuencias y evitando el paso de otras. Pueden conectar circuitos de sintonización entre dos direcciones básicas, como (a) y (b) (en cuyo caso la señal será más corta dependiendo de la impedancia del circuito), o una señal debe pasar a través de un circuito LC desde la entrada a la salida como se muestra en (c) y (d) (en cuyo caso pasará más o menos dependiendo de la impedancia del circuito).
Tomando como ejemplo el circuito (a). Durante la resonancia, el circuito sintonizado en paralelo presenta un circuito abierto, y la mayor parte de la señal de entrada llega directamente a la salida a través de resistencias. Según las diferentes cargas de salida, puede haber corriente en la resistencia en serie, por lo que puede haber pérdida de voltaje, pero podemos ignorarla. Sin embargo, aparte de la resonancia, el circuito de sintonización ya no está abierto; Hace que el aumento de corriente pase a través de la resistencia en serie, lo que resulta en un aumento en la caída de voltaje. Cuanto más lejos de la resonancia, mayor será la disminución y menor será el voltaje de salida.
Si mantenemos constante el voltaje de entrada pero cambiamos la frecuencia y luego trazamos la relación entre el voltaje de salida y la frecuencia, obtenemos una gráfica similar a la Figura (a). Vemos que el pico de la salida aparece en la frecuencia de resonancia y hay una disminución en ambos lados. De hecho, hay una banda de frecuencia que pasa cerca de la resonancia, mientras que la frecuencia alejada de la resonancia se reduce (aunque no se detiene por completo). Debido a que hay una banda de frecuencia que puede atravesar, se le llama filtro de paso de banda. El circuito (c) de la figura también es un filtro de paso de banda; Debido a que el circuito resonante en serie está cortocircuitado en el punto del rayo, la frecuencia de resonancia pasa a través (y cerca), mientras que la frecuencia disminuye más lejos porque el circuito resonante en serie ahora tiene cierta reactancia.
Los circuitos (b) y (d) hacen lo contrario - dejan de emitir señales en resonancia; El circuito (b) se logra acortando la señal, mientras que el circuito (d) se logra abriendo el camino entre la entrada y la salida. Incluso cerca de la resonancia, debilitarán la señal, por lo que detendrán (o debilitarán) una banda de frecuencia como se muestra en la Figura (b). Por ello, se denominan filtros de parada de banda o de banda eliminada.
Tenga en cuenta las similitudes entre este y los filtros de paso bajo-RC o de paso alto analizados en el capítulo anterior. Aunque aquí nos referimos a la frecuencia de corte, la curva real muestra que el "límite" es en realidad una disminución muy lenta. También hay un cambio gradual en ambos lados de la frecuencia de resonancia.