jueves, 2 de septiembre de 2010

Caracterizando un Filtro Butterworth Mediante Análisis de CA en Multisim

En una entrada anterior mencioné la gran variedad de Análisis Avanzados de SPICE con que cuenta Multisim, y también vimos como ejecutar un Análisis Transitorio.

En esta ocasión vamos a caracterizar un filtro Butterworth pasa bajas de cuarto orden utilizando Análisis de CA en Multisim. En la figura siguiente podemos ver el filtro a caracterizar:

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Este circuito está basado en tres amplificadores operacionales LM124AE, tiene una frecuencia de corte de 500 Hz y una ganancia de 10 (20 db). Este circuito fue tomando del libro Electric Circuits, Seventh Edition, Nilsson/Riedel.

Como referenecia puedes descargar este circuito dando clic aqui y de paso unirte a la Comunidad Académica de NI.

Una vez que tengas el circuito ejecuta la simulación y abre el panel frontal del Osciloscopio. Podemos ver que con una fuente de entrada de 1 Vp a 250 Hz tenemos una salida amplificada de 10 Vp:

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Experimentemos cambiando la frecuencia de la fuente de CA a 600 Hz:


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Como podemos ver la salida del circuito empieza a atenuarse, lo cual es esperado dado la frecuencia de corte de 500 Hz.

Ahora vamos a configurar un Análisis de CA en Multisim para conocer la respuesta en frecuencia del filtro Butterworth. En mi edición de Multisim en Español voy a ir al menú Simular>>Análisis>>Análisis de CA… Se abre la ventana de configuración del Análisis de CA. En la pestaña Parámetros de frecuencia vamos a seleccionar los siguientes datos:

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Básicamente estamos configurando un barrido de frecuencia de 1 Hz hasta 10 kHz. Nótese que podemos seleccionar distintos tipos de barrido, el número de puntos del barrido y la escala vertical.

Ahora vamos a la pestaña Salida y seleccionemos V(vout) como la variable seleccionada para el análisis. Para agregar V(vout) a esta lista solo tenemos que buscarla y seleccionarla en la columna Variables en circuito y darle clic al botón Agregar:

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En la ventana Análisis de CA tenemos dos pestañas más: Opciones de análisis y Resumen. La pestaña Opciones de análisis contiene los ajustes predeterminados de Multisim para realizar la simulación de SPICE, por ejemplo: tolerancias de error, temperatura de operación, etc. Se recomienda dejar los ajustes predeterminados pues ellos funcionan adecuadamente para la mayor cantidad de simulaciones que realicemos. Por último, en la pestaña Resumen encontramos una lista de cómo hemos configurado el Analisis de CA en Multisim.

Ejecutemos el Análisis de CA dando clic al botón Simular. La Vista de Graficador se abre y muestra la Magnitud y la Fase de nuestro filtro Butterworth pasa bajas de cuarto orden:

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De la figura podemos ver que tal como se esperaba, aproximadamente en 500 Hz la Magnitud empieza a decaer. utilizando los cursores podemos tomar mediciones más precisas como se muestra a continuación:

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Podemos concluir que el Análisis de CA es una herramienta muy potente cuando deseamos calcular la respuesta en frecuencia de un circuito, y realizarlo en Multisim es muy sencillo. Si tienes alguna pregunta no dudes en colocarla en la sección de comentarios.

Gracias y saludos!

Fernando

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