Este documento proporciona información sobre los conceptos teóricos y prácticos relacionados con los filtros y canceladores de ruido, incluidos los tipos de filtros, amplificadores operacionales, y el funcionamiento de un cancelador de ruido. Explica que un cancelador de ruido usa un micrófono para captar el ruido ambiental, lo procesa para invertir su fase y combinarlo con la señal original para cancelar el ruido, mejorando la calidad de sonido. También describe el diseño propuesto para un proyecto de

1. Electrónica Analógica II Ingeniería Eléctrica
CANCELADOR DE RUIDO
Pablo Galarza Contreras
pagcone010@hotmail.com
Docente:
Ing. Rene Avila
2. MARCO TEORICO
RESUMEN: En el ámbito de la electrónica se ha
desarrollado varios sistemas y proyectos sobre todo en lo que Existen cuatro grupos de conexión de los
es el área del audio y sonido, en el presente proyecto transformadores trifásicos los mismos que serán
necesitamos conocer y entender las aplicaciones, el descritos a continuación.
funcionamiento e implementación de los circuitos analógicos
así como también de los tipos de filtros que necesitamos para
la realización del esquema de un cancelador de ruido, para ello 2.1 FILTROS.
se estudiara cada uno de estos. A continuación se expondrá
los temas más importantes y los que se han venido
aprendiendo en el transcurso de este ciclo estos nos ayudaran Un filtro es un dispositivo para separar algo
para realizar el diseño de nuestro circuito y además será de deseable de algo indeseable, sin embargo un filtro se
gran apoyo para realizar los respectivos cálculos de nuestro define en forma convencional en el análisis de señales y
esquema. sistemas como un dispositivo que separa la potencia de
una señal en un intervalo de frecuencias de la potencia
Palabras claves: filtros, amplificador, audio, supresor, ganancia en otro intervalo de frecuencias
1. INTRODUCCIÓN FILTRO PASA BAJO:
El diseño de un cancelador de ruido activo usando
un micrófono y un altoparlante manejado eléctricamente
para generar un sonido atenuador fue propuesto por
Paul Lueg en 1936 . Un control de ruido activo debe ser
adaptativo para que pueda suplir las cambiantes Figura 1: filtro pasa bajo
características que presenta el ruido (frecuencia, fase,
amplitud…)
FILTRO PASA ALTO:
Es capaz de eliminar o atenuar las interferencias por
ruido existentes en los receptores de radio en cualquier
frecuencia comprendida entre los 100 kilociclos y los 40
Megaciclos, con componentes de fácil localización y por
un precio reducido.
Para conseguir la cancelación o atenuación del
ruido en una señal de radio, sea en bandas comerciales Figura 2: filtro pasa alto
o de aficionados, es necesario que a la vez que se
reciben las señales interferidas, se pueda obtener una FILTRO PASA BANDA:
muestra del ruido no deseado, para poder amplificarlo
convenientemente, y en un mezclador, oponer la señal
de ruido procesada, con la misma amplitud pero en
contrafase frente a la señal captada, al encontrarse en el
mezclador con su imagen desfasada, tienda a
cancelarse, con lo que el ruido desaparece de forma
sorprendente. Figura 3: filtro pasa banda
Si dos o más ondas viajeras se mueven a través de FILTRO ELIMINA BANDA:
un medio, la función de onda resultante en cualquier
punto es la suma algebraica de las funciones de onda de
las ondas individuales
Interferencia constructiva: se da cuando dos ondas al
encontrarse incrementan su amplitud entre sí
Figura 4: filtro elimina banda
.
1

2. Electrónica Analógica II Ingeniería Eléctrica
FILTROS PASIVOS PRACTICOS:
Son aquellos tipos de filtros formados por
combinaciones serie o paralelo por elementos R, L, C
Con los filtros pasivos es posible realizar cualquier tipo
de filtros, en la mayoría de los casos se produce
atenuación incluso en las bandas de paso, por eso se
utiliza filtros activos con amplificadores operacionales.
Los terminales de alimentación pueden recibir
diferentes nombres, por ejemplos en los A.O. basados
en FET VDD y VSS respectivamente. Para los basados
en BJT son VCC y VEE.
Normalmente los pines de alimentación son omitidos en
los diagramas eléctricos por claridad
Figura 5: filtro pasivos
2.3 CANCELADOR DE RUIDO.
La eliminar ruido de las señales con el fin de estudiar su
FILTROS ACTIVOS PRACTICOS: comportamiento. Se pone un ejemplo si se tiene una
clase en un aula y en ese momento están los
Son aquellos que emplean dispositivos activos, por trabajadores haciendo construcciones de una casa y la
ejemplo los transistores, amplificadores operacionales misma queda junto al aula en que se está recibiendo la
junto con los elementos R, L, C. Los filtros activos han clase y esto no permite escuchar la clase por el ruido
mejorado la función de filtrado con la inclusión de que hacen con el martillo en la construcción de la pared
amplificadores operacionales al proporcionar ganancias para la solución a este problema colocaríamos un
y respuestas a la frecuencia más tajantes que las micrófono cerca del martillo y mediante un filtro
proporcionadas por algunos filtros pasivos tradicionales adaptativo buscaríamos "estimar" el ruido que se suma a
nuestra señal para luego restarlo y obtener
únicamente la voz del realizador de la clase.
Figura 6: filtros activos.
2.2 AMPLIFICADORES OPERACIONALES.
Es un dispositivo amplificador de la diferencia de
sus dos entradas, con una alta ganancia, una Figura 8: Cancelador de ruido.
impedancia de entrada muy alta, (mayor a 1 Mega ohm)
y una baja impedancia de salida (de 8 a 20 ohmios).
Tiene como configuraciones principales: Inversora y No
Inversora, de aquí parten el resto de configuraciones
2.4 ASPECTOS MATEMATICOS Y TECNICOS
PARA UN CANCELADOR DE RUIDO AMBIENTAL:
Para Filtros Pasivos Prácticos:
Figura 7: amplificador operacional.
2

3. Electrónica Analógica II Ingeniería Eléctrica
perro la afectividad es muy baja, entonces estos
Respuesta al Respuesta a audífonos bloquean el resto del ruido ambiente también
Impulso la Frecuencia con el mismo aparato que se pone en el oído.
RESISTENCIA
VR(t)= 2.5 PAPEL O TAREA PRINCIPAL DE UN
CANCELADOR DE RUIDO AMBIENTAL
CAPACITANCIA
IC(t)=
La tarea fundamental de un cancelador de ruido es
INDUCTANCIA
la de reducir y eliminar en el mejor de los casos señales
VL(t)=
ajenas a las deseadas, , aunque el ruido no se cancela
completamente porque como las señales son más
. complejas, no es totalmente posible realizar una
Para Filtros Activos Prácticos: cancelación total, primero dado por que el sonido se
transmite por el aire y por las estructuras, haciendo muy
difícil predecir por donde pasara y que amplitud (en
AMPLIFICADOR AMPLIFICADOR pascales) tendrá en el lugar que nos interesa. Es por
esto que no podemos generar el silencio absoluto.
OPERACIONAL OPERACIONAL Entonces esto nos lleva a preguntarnos:
INVERSOR NO INVERSOR
FUNCIONAMIENTO DEL CANCELADOR DE RUIDO
Muchos productos ofrecen la maravillosa
Cancelación de ruido, pero algunos solo atenúan el ruido
y no ocupan realmente ningún principio de cancelación.
La primera patente se dio en 1934 donde se describe
como cancelar una señal sinusoidal en un ducto.
EXPLICACION DE FUNCIONAMIENTO:
Se tiene en el mercado, auriculares o audífonos con
cancelación de ruido que además de eliminar el ruido en
el ambiente brinda otros servicios importantes, su
funcionamiento es el siguiente:
Si realizamos la inversión de fase, tendremos una
señal idéntica, en término de componentes de
frecuencia, pero invertida en fase (como si los máximos
fueran mínimos, y los mínimos máximos)
Cuando realizamos la suma de estas señales,
Figura 9: señales de cancelación
obtenemos lo siguiente:
Los audífonos con cancelación de ruido reducen el
ruido ambiente mediante un control activo de ruido
(ANC), lo que hace ANC es tomar el ruido captado del
ambiente utilizando un micrófono puesto cerca del oído y
mediante un circuito electrónico se produce una onda de
sonido de polaridad opuesta lo que cancela la onda
original. Su avanzada tecnología permite que estos Por lo tanto, y en teoría, eliminamos completamente
audífonos sean efectivos en ambientes de ruidos el ruido, quedando la señal en 0, pero como no todo el
constantes de baja frecuencia como en un avión en el mundo genera señales sinusoidales. Para lograr esto,
caso de ruido de altas frecuencias como el ladrido de un debemos emitir la señal procesada de alguna manera,
3

4. Electrónica Analógica II Ingeniería Eléctrica
preferentemente por un altavoz que tenga la misma
potencia que la señal que deseamos cancelar.
3. DESARROLLO DEL PROYECTO
2.6 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS
FILTROS.
Para el desarrollo del siguiente proyecto se necesita
cumplir con los objetivos dados para ello se empezó por
VENTAJAS DE FILTROS ACTIVOS:
la investigación de todo lo que va a formar parte de
nuestro cancelador de ruido ambiental, después
 Con los A. O. los filtros activos además de filtrar continuamos con el desarrollo de todo lo que fue el
pueden amplificar proceso de realización de nuestro proyecto, también se
 Adaptación de impedancias tendrán los respectivos parámetros necesarios para el
 Podemos controlar otros parámetros como el correcto diseño para ello empezamos por lo siguiente:
factor de calidad, selectividad tipo de filtro
Resistencias:
 Existen muchos montajes distintos para la
0.40ctv
realización de filtros similares Amplificador operacional
 Su costo ya que no se necesitan inductores de LM741 $ 4.50
alta precisión. Simplemente se usan Condensadores:
amplificadores operacionales, resistencias y $ 2.20
capacitores. Materiales de Caja:
 La modularización de etapas en cascada y/o $ 8.00
paralelo hacen que los filtros activos sean
elementos muy sencillos y versátiles para su $15.10
implantación en sistemas de instrumentación.
 La posibilidad de incluir ganancia en cada EQUIPOS:
etapa y también la versatilidad para producir un
acoplamiento adecuado de impedancias. Fuente de alimentación 1 Multimetros
 Permiten eliminar inductancias 15V
Osciloscopio Generador de
 Facilitan el diseño de filtros complejos funciones
mediante la asociación de etapas simples
 Pueden proporcionar una gran amplificación de
la señal de entrada 3.1 PARAMETROS, ESQUEMAS, DATOS
 Permiten una mayor flexibilidad de los CALCULADOS, MEDIDOS, SIMULADOS Y ANALISIS
proyectos DE DATOS
DESVENTAJAS DE LOS FILTROS ACTIVOS:
GANANCIA:
Es la relación entre la señal de salida del filtro y la
 La necesidad de una fuente de poder que por lo señal de entrada, ambas a la misma frecuencia
general tiene que ser dual.
 La limitación en la amplitud de señal de salida
por la saturación inherente del amplificador
operacional (el amplificador operacional limita
la máxima variación simétrica debido a los
voltajes de saturación).
 La limitación de ancho de banda. Para los
amplificadores operacionales comunes usados FRECUENCIA DE CORTE:
en sistemas de instrumentación, los Es la frecuencia a la cual obtenemos 3 dB menos
que en la banda de paso. Suponiendo una ganancia en
dispositivos no responden a frecuencias arriba
la banda de paso de 1 (0dB) es la frecuencia a la que la
de 100 MHz ganancia es:
 Requieren una fuente de alimentación
 Su respuesta en frecuencia está limitada por la
capacidad de los OPAMS utilizados
 Es imposible su aplicación en sistemas de
media y alta potencia
4

5. Electrónica Analógica II Ingeniería Eléctrica
CANCELADOR DE RUIDO PARAMETROS, ESQUEMA 3.2 DISEÑO
Y CÁLCULOS:
Se procedió a realizar el esquema de nuestro
circuito cancelador de ruido ambiental para ello
realizamos las investigaciones respectivas acerca de lo
que es un cancelador de ruido así como también a su
funcionamiento y aplicaciones partimos de esto para
poder realizar nuestro esquema, utilizamos parámetros
para su diseño como amplificadores operacionales con
sus respectivas configuraciones como inversora y no
inversora cumpliendo una respectiva función cada uno
de estos para el funcionamiento correcto de nuestro
cancelador en la parte de funcionamiento se explicara
cómo funciona nuestro circuito y se podrá entender
cómo funcionan cada uno de estos amplificadores. Se
procedió a realizar los cálculos respectivos de acuerdo
al esquema diseñado donde se utilizo formulas y
aplicaciones de los amplificadores operacionales
mencionados anteriormente esto se verá a continuación:
FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO CANCELADOR
DE RUIDO AMBIENTAL DISEÑO POR PARTES, CALCULOS YSIMULACIONES
La explicación del circuito esta realizada para un solo CIRCUITO 1
canal del circuito ya que el otro canal es completamente
igual. La señal de los micrófonos los cuales captan el
ruido externo pasa a través de un par de filtros pasa alto
formada por C1-R4 y por C2-R2 esto sirve para anular el
ruido que se pueda presentar en la señal, de aquí pasa
a un filtro activo el cual ajustamos su ganancia a través
de R3/R2.
En nuestro caso nuestra ganancia es 31dB luego de SIMULACION
pasar por este pre amplificador a esta señal en un
siguiente proceso le invertimos. La señal invertida va a
un selector S1 el cual le vamos a utilizar para elegir 50
Bode Diagram
entre la señal invertida y la señal normal a la salida de
Magnitude (dB)
0
este conector pasa a un potenciómetro el cual nos sirve -50
para ajustar el nivel de la señal del micrófono, esto lo -100
podemos hacer gracias a que una de los extremos del 180
135
Phase (deg)
potenciómetro se encuentra conectado a tierra y cuando 90
ingresamos la señal estaríamos utilizando como un 45
0
divisor de tención. 10
-1 0
10 10
1
10
Frequency (rad/sec)
2 3
10
4
10
Después de esto esta señal del micrófono pasa a CALCULOS
un sumador el cual se encarga de mezclar la señal de
audio con la señal del micrófono. La señal de audio está
 
conectada a un potenciómetro el cual nos sirve para  R1 
variar el nivel del audio. Y de la salida de este se V ( )  Vi1  
conecta al sumador.  R1  1 
 sC1 
La ganancia de este sumador le podemos variar con  
R17/R16. Luego de esta etapa para mezclar la señal del  1106 
V ( )  Vi1  
ruido ambiental y la señal de audio se coloco una  1106  1 
resistencia de 47 ohm para prevenir cualquier  s 0.01 106 
sobrecarga y de esta manera prevenir que los audífonos  0.01s 
se quemen. V ( )  Vi1  
 0.01s  1 
5

6. Electrónica Analógica II Ingeniería Eléctrica
 1  CIRCUITO 3:
 R2  
V ( )  Vs1  sC 2
1 
 R 2  R3  
 sC 2 
 1 
 1K  
V ( )  Vs1  10  10 6 s
1 
 1K  33K  
 10  10 6 s 
 0.01s  1 
V ( )  Vs1  
 0.34 s  1 
V (  )  V ( )
 0.01s   0.01s  1  SIMULACION
Vi1    Vs1  
 0.01s  1   0.34 s  1 
Bode Diagram
15
14.5
Magnitude (dB)
0.0034 s  0.01s 2 14
H1  13.5
0.0001s 2  0.02 s  1 13
 s  29.4117   s  0 
12.5
181
H1  3.4 180.5
 s  100   s  100 
Phase (deg)
180
179.5
179
0 1
10 10
CIRCUITO 2: Frequency (rad/sec)
CALCULO
Vi 5  Vs 2  Vi 3
i  0
i1  i2  i3  0
Vs 2 Vi 3
2  2  Vs 3  0
SIMULACION R6 R 7 R8
Bode Diagram
Vs 2 Vi 3
2  2  Vs 3  0
1
0.5
Magnitude (dB)
10 K 10 K 100 K
 V V 
0
-0.5 Vs 3  100 K  s 2  i 3 
-1
 20 K 20 K 
Vs 3  5 Vs 2  Vi 3 
181
180.5
Phase (deg)
180
179.5
Vs3  5Vi 5
179
H 3  5
0 1
10 10
Frequency (rad/sec)
CALCULO
 R5  ESQUEMA DE BLOQUES
Vs 2  Vs1  
 R4 
 10k 
Vs 2  VS 1  
 10k 
Vs 2  VS 1
H 2  1
6

7. Electrónica Analógica II Ingeniería Eléctrica
3.3 SIMULACION ESQUEMA GENERAL  Como se observo la realización del
proyecto fue muy productiva y a su vez muy
explicativa ya que nos pudimos dar cuenta de la
aplicabilidad en el ámbito comercial e industrial
de los temas e información que se ha adquirido
OSCILOSCOPIO 1 CANAL DERECHO: en clases
Señal de ruido color verde-Señal de audio color azul-  In conclusion the trial of
Señal de salida color rojo a noise canceller can say that could be
applied and put into practice all the knowledge
acquired in this cycle and research for the
development there of may be a better way to
understand the operation and application of
filters as well as the development and
implementation of analog circuits of this type.
 As noted the project was very
productive and very explanatory turn a we were
able to account for the applicability in the
commercial and industrial issues and
OSCILOSCOPIO 2 CANAL IZQUIERDO: information acquired in classes
Señal de ruido color verde-Señal de audio color azul- 5. REFERENCIAS
Señal de salida color rojo
[1]. AMPLIFICADORES OPERACIONALES
http://www.dte.us.es/ing_inf/ins_elec/temario/Tema%201.%20
Amplificadores%20Operacionales.pdf; FECHA: , 18 de
diciembre de 2011
[2]. SONIDO Y AUDIO
http://www.emsia.com.ar/downloads/sonido4.pdf; FECHA: , 18
de diciembre de 2011
[3]. CANCELADOR DE RUIDO
http://www.ea1uro.com/ea1ko/CANCELADOR-DE-RUIDO-
EA1KO_2010.pdf; FECHA: , 18 de diciembre de 2011
[4]. FILTROS ACTIVOS,PASIVOS
http://www.angelfire.com/linux/fiet601/segundo/FA.htm;
FECHA: , 18 de diciembre de 2011
[5]. FILTROS ACTIVOS
http://www.ielcabanyal.org/instituto/dpto_electronica/web/docs/
3.4 TABLA DE COMPROBACION dpe1/ea/Filtros_Activos_con_AO(EA).pdf; FECHA: Lunes, 19
de diciembre de 2011
[6]. FILTROS PASIVOS
DATOS CALCULADOS DATOS DATOS MEDIDOS
http://www.pcpaudio.com/pcpfiles/doc_altavoces/filtros_pasivo
SIMULADOS
s/filtrospasivos.html#filtros_construccion; FECHA: Lunes, 19
de diciembre de 2011
Is=9.89 [7]. CANCELADOR DE RUIDO
Is=9.93pA Vs=9.93v Vs=10.3v Is=8.2pA Vs=10.2v
pA http://gilmore2.chem.northwestern.edu/projects/showfile.php?fil
e=noise_prj.htmFECHA: Lunes, 19 de diciembre de 2011
. [8]. FILTROS PASIVOS
http://www.mundodescargas.com/apuntestrabajos/electronica_
electricidad_sonido/decargar_filtros-pasivos.pdf; FECHA:
4. CONCLUSION Lunes, 19 de diciembre de 2011
[9]. SUPRESOR DE AUDIO
http://www.osonaradio.com/downloads/supresorderuidoantifas
 Como conclusiones del ensayo de un e.pdf; FECHA: Lunes, 19 de diciembre de 2011
cancelador de ruido podemos decir que se [10]. CANCELADOR DE RUIDO
http://silencio.kyl.cl/como-funciona-la-cancelacion-de-ruido/;
pudo aplicar y poner en práctica todos los
FECHA: domingo, 1 de enero de 2012
conocimientos adquiridos en este ciclo y con la [11]. AUDIFONOS DE AUDIO
investigación realizada para el desarrollo del http://tuspreguntas.misrespuestas.com/preg.php?idPregunta=1
mismo se podrá comprender de una mejor 0973; FECHA: domingo, 1 de enero de 2012
[12]. CONTROL DE RUIDO ACTIVO
forma el funcionamiento y aplicaciones de los http://www.oocities.org/sarcilavasquez/trabajo_final.htm;
filtros así como también el desarrollo e FECHA: domingo, 1 de enero de 2012
implementación de circuitos analógicos de este
tipo.
.
7