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FORO TÉCNICO => Foro Técnico => Mensaje iniciado por: migsantiago en 14 de Septiembre de 2009, 15:35:34

Título: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: migsantiago en 14 de Septiembre de 2009, 15:35:34
Hola

Estoy probando varios filtros pasa altas sencillos y me es importante ver la curva de la respuesta de fase de los mismos.

Uso el software Filterpro de Texas Instruments para generarlos (link (http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/filterpro.html)) y me genera los valores de la R y el C que el filtro debe llevar. También me muestra la respuesta de frecuencia y fase en pantalla:

http://img178.imageshack.us/img178/724/resp.png
(http://img178.imageshack.us/img178/724/resp.png)

Ahora mi problema es que yo estoy jugando con los valores de R y C pero el programa no tiene recuadros para ingresar los valores de R y C, es decir, solo los propone.

¿Hay forma de graficar la respuesta de fase conociendo los valores de un filtro RC? Por ejemplo, en este filtro tengo 15uF y 10kohms... ¿cómo podría conocer su respuesta de fase?

http://img90.imageshack.us/img90/8775/filtroo.png
(http://img90.imageshack.us/img90/8775/filtroo.png)

Gracias.

PD Cuento con Matlab por si hay algún método rápido para graficarlo.
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: sycho en 14 de Septiembre de 2009, 16:12:28
Es pura teoría de circuitos y sistemas. Es relativamente fácil aplicando las condiciones de operacional ideal, obteniendo la función de transferencia en el dominio de Laplace. Una vez ahí, se extraen los distintos polinomios "característicos" y se grafica el diagrama de bode. Es algo tedioso, y tienes que tener buenos conocimientos de teoría de circuitos y fundamentos matemáticos.
Si buscas un poco en google seguro que encuentras apuntes de universidad acerca del tema.

Ejemplo: http://www.monografias.com/trabajos32/teoria-circuitos/teoria-circuitos2.shtml
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: MLO__ en 14 de Septiembre de 2009, 16:14:17
Hola.

Pues, te podrías ayudar del simulink. Este soft tiene un trazador de Bode.

Saludos
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: cerebro en 14 de Septiembre de 2009, 17:12:21
 todos tienen verdad pero son incomodas las soluciones, lo más sencillo es utilizar algún programa para simular como proteus por ejemplo arma el filtro y el soft tienen herramientas para graficar  fase(el de proteus se llama distortion analisys) podes ver en los ejemplos. O podes meterle senoidales al circuito real, medir con osciloscopio y levantar la curva de fase real  ;-)

Saludos
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: MLO__ en 14 de Septiembre de 2009, 17:36:07
 :oops: :oops: :oops:

No es Simulink .... es Multisim del Workbench .....  :mrgreen:

Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: migsantiago en 14 de Septiembre de 2009, 18:03:39
Sycho, eso es lo que quiero evitar... el rollote de cálculos matemáticos  :oops:

MLO, no tengo el multisim pero haré lo que Cerebro sugiere... Proteus.

La otra opción es armarlo y medirlo con el osciloscopio pero quisiera tener una base teórica para comparar mi tabulación.

Me gusta Proteus, a ver si logro hacer funcionar el distorition analysis.

Gracias a los 3.
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: Suky en 14 de Septiembre de 2009, 18:30:15
Y sino a calcular la función de transferencia, MatLab, un bode y a otra cosa  :mrgreen:
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: migsantiago en 14 de Septiembre de 2009, 20:40:12
Hey Suky, me avergüenza decirlo pero soy una piedra con funciones de transferencia y esos asuntos. Me gustaría aprender el uso básico de ese tipo de cálculos para al menos saber llamarlos en Matlab, así como cuando uso la FFT de Matlab.

Nunca la he calculado manualmente pero sé cómo usarla en Matlab o Labview.
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: Suky en 14 de Septiembre de 2009, 20:50:02
Aquí  (http://pesquera.tel.uva.es/tutorial_cir/tema5/f_trans.html)hay algo que enseña como calcular las funciones de transferencia, pero tiene que gustarte el mundo de las matemáticas sino te vas a querer matar  :D :D

Saludos!
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: migsantiago en 14 de Septiembre de 2009, 20:52:11
jajaja  :D

Prefiero el método con Proteus aunque te agradezco el link de todas formas Suky.  :mrgreen:
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: Suky en 14 de Septiembre de 2009, 20:55:59
 :-/ Encontré esta otra página (http://webdiee.cem.itesm.mx/web/servicios/archivo/trabajos/comunicaciones/filtros/matlab.html), donde indica como se puede calcular un filtro analógico directamente en Matlab, función Butter  :mrgreen:
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: PalitroqueZ en 14 de Septiembre de 2009, 21:08:04
eso es puro laplace Santiago, cambias la j (numeros complejos) por laplaciano  :shock:

yo en tu lugar, probaría usar el FilterWizPro (http://www.schematica.com/filter_wiz_files/FWPRO.htm)
 o mejor aún el Filter solutions de Nuhertz (http://www.filter-solutions.com/)


Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: migsantiago en 14 de Septiembre de 2009, 21:11:38
OK Suky, lo checo.

Pedro, de veras que no sé usarlos. En la universidad me enseñaron LaPlace pero jamás me dijeron para que me servía. Hoy en día quisiera repetir las clases pero enfocándolas a mis necesidades.

Voy a checar los programas que sugieres.  :mrgreen:
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: MLO__ en 14 de Septiembre de 2009, 21:37:35
Hola.

Pues, no te olvides que el ISIS siempre da problemas con el manejo de frecuencias. En Multisim es muy sencillo hacerlo, tiene un dispositivo el cual saca directamente las curvas y es muy usado para ese tipo de aplicaciones, te lo recomiendo.

Lo de LaPlace, es solo una conversión a otro marco referencial no temporal si no algebraico, con lo que las operaciones de integración y derivación se simplifican a multiplicaciones y divisiones con lo cual se vuelve una "soda" el manejo de ecuaciones diferenciales. Lo bueno es que para los filtros eso ya esta mas que calculado, así que no hay que liarse con todo el proceso que involucra deducir la función de transferencia.

Saludos
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: PalitroqueZ en 14 de Septiembre de 2009, 21:44:45
sino mal recuerdo, se cambia la jw por la S, pero igual, las ecuaciones no dejan de ser un "choricero" para llenar varias hojas.

... Lo bueno es que para los filtros eso ya esta mas que calculado, así que no hay que liarse con todo el proceso que involucra deducir la función de transferencia.
...

si exacto, para eso están los programas de computadora que hacen la vida mas fácil  :)

Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: Suky en 14 de Septiembre de 2009, 22:31:04
 :D :D :D Por eso digo, al que le gusta no se queja. Yo me entretengo con esas cosas  :mrgreen: Verificando que están bien hechos los soft  :D :D
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: cerebro en 14 de Septiembre de 2009, 23:10:55
sino mal recuerdo, se cambia la jw por la S, pero igual, las ecuaciones no dejan de ser un "choricero" para llenar varias hojas.

 :oops: es así pero no es tan así, involucra un concepto matemático importante.... es que la transformada de fourier es una particularidad de la transformada de Laplace, es la evaluación en una recta y corresponde al eje imaginario en el campo transformado que además se corresponde con la respuesta en frecuencias (ODIO! a los oligarcas matemáticos  :D)...
 No es tanto trabajo manejar las ecuaciones lo que pasa es que es poco practico  :) pero se puede hacer un ejemplo, después se calculan todos los filtros prácticamente de la misma manera.  
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: Renatox_ en 15 de Septiembre de 2009, 23:28:26
hola mig, esto te puede servir para que pruebes tu filtro en MatLab, grafica el bode para una función de primer orden:

Código: [Seleccionar]
A=1;             % Ganancia
R=10e3; C=15e-6;
tau=R*C;
fc=1/(2*pi*tau)   %frecuencia de corte e hz
wc=2*pi*fc        % " en rad/seg
G=tf([A],[tau 1])
bode(G), grid

Puedes ver la ganacia y la fase.

Para filtro pasa alto sería asï:

Código: [Seleccionar]
A=1;             % Ganancia
R=10e3; C=15e-6;
tau=R*C;
fc=1/(2*pi*tau)   %frecuencia de corte e hz
wc=2*pi*fc        % " en rad/seg
G=tf(A*[tau 0],[tau 1])
bode(G), grid

saludos.
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: migsantiago en 16 de Septiembre de 2009, 00:13:12
Hey Renatox, lo voy a probar y te aviso. Gracias.
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: migsantiago en 20 de Septiembre de 2009, 15:56:20
Hola de nuevo

Estuve estudiando un poquito de la transformada de LaPlace así que algunos links todavía no los entiendo al 100%. Bajé el programa Filter Solutions de Nuhertz que recomendó Pali pero no encontré la forma de ingresar los valores RC, solo los propone.

El método que me gustó es el del cálculo con Matlab que Renatox propuso, así que aquí los resultados...

Código: [Seleccionar]
A=1;             % Ganancia
R=10000;
C=0.000015;
tau=R*C;
fc=1/(2*pi*tau)   %frecuencia de corte en hz

G=tf(A*[tau 0],[tau 1])

P = bodeoptions; % Set phase visiblity to off and frequency units to Hz in options
P.FreqUnits = 'Hz'; % Create plot with the options specified by P
bode(G,{0.1 ,10000}, P), grid

(http://img178.imageshack.us/img178/6485/filtropasaaltas.th.png) (http://img178.imageshack.us/img178/6485/filtropasaaltas.png)

Me gusta la calidad con la que Matlab me genera la gráfica.  :mrgreen:

Gracias por sus respuestas... seguiré leyendo al respecto.
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: AKENAFAB en 20 de Septiembre de 2009, 16:23:49
OK Suky, lo checo.

Pedro, de veras que no sé usarlos. En la universidad me enseñaron LaPlace pero jamás me dijeron para que me servía. Hoy en día quisiera repetir las clases pero enfocándolas a mis necesidades.

Voy a checar los programas que sugieres.  :mrgreen:

xD Ya que voy defasado y partimos de la misma skool , te comento que seguimos en las mismas , pero ya que veo lo que planteas  me aplicaré un poco y plantear cosas practicas.

xD Tampoco las se aplicar ni me acuerdo , solo puro wiri wiri xD :D

Triste pero verdadero!
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: migsantiago en 20 de Septiembre de 2009, 17:43:47
Sí, y las cosas seguirán así...  :x

Todavía tengo que entender el cálculo que me dio Renatox. Lo hice pero no entiendo porqué sale... solo sé que me entrega lo que necesito :oops:
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: jim_17 en 21 de Septiembre de 2009, 05:29:07
Hombre... para circuitos sencillos nunca viene mal saber hacer diagramas de bode aproximados, mediante la "Función de transferencia" y la "Transformada de Laplace" pero el método que elegiste es muy correcto y práctico.


Salu2.
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: Suky en 23 de Septiembre de 2009, 01:34:13
Para los que le interesa entender lo que ha indicado Renatox:
Para el circuito filtro mostrado en el primer mensaje por Mig podemos determinar las siguientes ecuaciones:
(http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?action=dlattach;topic=27558.0;attach=10187)

Con esto vamos a MATLab y definimos como numerador de nuestra función de transferencia Num=[ R*C 0 ];
Y denominador Den=[ R*C 1 ];

Armamos la función de transferencia:
GS=tf(Num,Den);
Y obtenemos respuesta en frecuencia:
Bode(GS);

Sencillo :mrgreen:


Saludos!
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: cerebro en 23 de Septiembre de 2009, 08:14:49
 :oops: no había observado que el filtro era tan sencillo  :(
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: migsantiago en 23 de Septiembre de 2009, 15:41:40
Ahí te va una pregunta que te va a dar risa Suky, pero que realmente debo hacer y sé que desencadenará una explicación talvez de varios mensajes dada su complejidad matemática...

¿Qué es la j?

Sé que w es la velocidad en rad/s, ¿pero la j?

Hago la pregunta porque noto tu interés en ayudar a los carentes de conocimiento matemático, esperando que no sea muy compleja la respuesta...  :wink: :arrow: :azn:
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: MLO__ en 23 de Septiembre de 2009, 16:01:53
j es el indicativo que esta en los números imaginarios, como la i:

a+ib

Es un valor complejo. Matemáticamente es igual a la raíz de -1.
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: Suky en 23 de Septiembre de 2009, 16:39:04
w es frecuencia angular, pero lo que hay que tener claro que se esta obteniendo la función de transferencia, osea la respuesta en frecuencia del sistema y w seria la variable independiente de la función (Se trabaja en el dominio de la frecuencia). Si yo a G(jw) le calculo la transformada inversa de Fourier, se obtiene la respuesta al impulso h(t), en donde se pasa a trabajar en el dominio del tiempo.

Estos temas se explican en cátedras como señales y sistemas, antes de encarar temas como sistemas de control, procesamiento digital de señales, etc  :shock:
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: PalitroqueZ en 23 de Septiembre de 2009, 20:22:02
los numeros complejos se usan mucho en electricidad porque es la forma mas fácil de representar la variación de una parámetro trasladandose de un dominio a otro. (en este caso del dominio real al dominio complejo)


esto significa que la matemática necesaria para realizar los calculos se simplifica enormemente a la hora de resolver problemas.

y asi como los numeros complejos se usan en corriente alterna, para representar una señal en el dominio del tiempo, los laplacianos simplifican todavía mas el cálculo de las ecuaciones, trasladando la señal eléctrica del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia.

realmente cuando yo estaba en los primeros semestres en la uni, todos estos conceptos sonaban a chino, pero cuando estaba en los ultimos semestres -que es cuando me tocó hacer practicas de laboratorio con filtros de n orden, entender los aspectos de una señal vista en un analizador de espectros- entonces entendí la importancia de saber sus significados.

bueno imaginate Santiago que esto es el pilar para la rama de telecomunicaciones
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: migsantiago en 23 de Septiembre de 2009, 22:47:27
Tengo mucho que estudiar amigos, ésa es mi única conclusión.  :(

Gracias por sus explicaciones.
Título: Re: Graficar la respuesta de fase
Publicado por: MLO__ en 24 de Septiembre de 2009, 11:12:03
Hola.

La base conceptual no es tan complicada como parece. Es tan solo un divisor de tensión, solo que se hace aplicando los conceptos de impedancia. Cuando los elementos involucrados son de orden 0 (es decir lineales, como resistencias) solo influye un valor real en el calculo del divisor de tensión, pero con elementos como bobinas y condensadores, la cosa cambia ya que la impedancia de ellos depende de la frecuencia, ahí es que aparece el factor w. La forma mas sencilla de trabajar estas cosas es mediante fasores y al involucrar este concepto de fasor es que aparece el valor i.

Es solo una herramienta matemática, de no usarla habría que trabajar con funciones seno y coseno y se haría muy tedioso.

Saludos