Comunicação Analógica I DIDATEC UTT1

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1 Comunicação Analógica I DIDATEC UTT1 Wander Rodrigues CEFET MG 2013

2 1 SUMÁRIO Introdução 5 Regras de Segurança 6 Lição 900: Atenuadores Noções Teóricas Exercícios Medida da Atenuação Atenuadores em Cascata Questões Lição 901: Circuitos R-L-C Série e Paralelo Noções Teóricas Circuitos R-L-C Série Circuitos R-L-C Paralelo Curva de Ressonância Universal Exercícios Circuitos R-L-C Paralelo: Freqüência de Ressonância Circuitos R-L-C Série Questões Lição 902: Circuitos Acoplados Noções Teóricas Acoplamento Indutivo Acoplamento Capacitivo Exercícios Acoplamento Indutivo: Resposta de Freqüência utilizando Vobulador

3 Acoplamento Capacitivo: Resposta de Freqüência utilizando Questões Vobulador Lição 903: Casamento de Impedância com Transformador Noções Teóricas Exercícios Casamento de Impedâncias com Transformador Casamento de Impedâncias com Autotransformador Lição 904: Filtros com Componentes Discretos I Noções Teóricas Filtros Elétricos Parâmetros Característicos Filtros com Constante k Filtros M-derivado Questões Lição 905: Filtros com Componentes Discretos II Noções Teóricas Exercícios Filtro Passa-baixa de Constante K em T Filtro Passa-baixa de Constante K em pi" Filtro Passa-alta de Constante K em T Filtro Passa-alta de Constante K em pi" Filtro Passa-faixa de Constante K Filtro Rejeita faixa de Constante K Filtro Passa-alta M-derivado Lição 906: Filtros Cerâmicos Noções Teóricas Exercícios

4 Curva de Resposta do Filtro detectada com Vobulador Medida da Resposta do Filtro em degrau Lição 907: Filtros a Cristal de Quartzo Noções Teóricas Propriedades do Cristal de Quartzo Filtro Gate a Cristal Filtro Lattice - Treliça Exercícios Curva de Resposta do Filtro detectada com Vobulador Questões Lição 908: Casamento de Impedâncias I Noções Teóricas Transferência de Potência Rede de Casamento Rede de Casamento a Duas Impedâncias Rede de Casamento a Três Impedâncias Rede de Casamento a Rede de Casamento b Rede de Casamento c Rede de Casamento d Padrões de Escolha Casamento de Impedância apenas Não Resistiva Questões Lição 909: Casamento de Impedâncias II Noções Teóricas Exercícios Rede de Casamento a Duas Impedâncias. Configuração Passabaixa. Q = Rede de Casamento a Três Impedâncias. Q = 4

5 Rede de Casamento a Três Impedâncias. Q = 2 Lição 924: Amplificador de RF Noções Teóricas Exercícios Lição 925: Transmissor de AM Noções Teóricas Exercícios Circuitos 130

6 5 INTRODUÇÃO Este manual, Tomos 1/2 - Teoria e Exercícios - pode ser consultado tanto pelo Professor como pelo Aluno. Seu conteúdo, como se depreende da definição, inclui noções teóricas e exemplos de exercícios divididos em Lições. A teoria representa uma referência completa para a explicação dos temas estudados, no qual o Professor poderá utilizá-lo como um material completo para desenvolver seu programa didático bem como poderá constituir-se em uma referência para começar um estudo mais profundo. O manual apresenta para o aluno um texto teórico completo que lhe permitirá um entendimento claro dos temas tratados e um guia para desenvolver os exercícios. Os exercícios, realizados para permitir uma aproximação prática dos temas estudados, permitirá a análises dos mesmos de maneira pormenorizada e guiará o aluno, passo a passo, para o completo entendimento de cada função contemplada no Cartão de Prática e em sua realização. Além disso, nas lições estão incluídas em uma série de perguntas que permitirá ao aluno verificar o que aprendeu e, ao mesmo tempo, afiançar os termas e os conceitos fundamentais que estarão presentes. Agradecemos a todos aqueles que tornaram possível identificar os erros e críticas no sentido de introduzir melhorias neste produto, assim como aos Professores, Alunos, Assistentes de Laboratório e em todo o caso aos Trabalhadores no mundo didático.

7 6 REGRAS DE SEGURANÇA Mantenha esse manual a mãos para qualquer tipo de ajuda. Após a embalagem ter sido removida, coloque todos os acessórios em ordem de modo que eles não se percam. Verifique se o equipamento está íntegro e não apresenta danos visíveis. Antes de conectar a fonte de alimentação de +/- 12 V ao cartão de prática, assegurem-se de que os cabos de energia estão adequadamente conectados à fonte de alimentação. Esse equipamento deve ser empregado apenas para o uso que foi idealizado, isto é, como um equipamento educacional, e deve ser utilizado sob a supervisão direta de pessoal qualificado. Qualquer outra utilização não adequada é, por essa razão, perigosa. O fabricante não pode ser responsabilizado por qualquer dano devido a uma utilização inadequada, errada ou excessiva.

8 DIDATEC - LIÇÃO Atenuadores 7 Lição 900: Atenuadores Objetivos: Descrever as características dos atenuadores; Realizar medidas da atenuação; Equipamento Necessário: Unidade base para o sistema MSU (mod. EP4 fonte de energia, cartão proprietário, mod. FIP Unidade de controle e de inserção de defeitos); UTT1 Cartão de prática; Osciloscópio de duplo traço; Gerador de Funções Noções Teóricas Atenuadores são quadripolos que são conectados entre uma fonte e uma carga, quando a amplitude do sinal sobre a carga tem que ser menor que a amplitude do sinal gerada pela fonte (FIG ). A atenuação é frequentemente expressa em decibel e definida pela seguinte expressão matemática: A = db 20 log10 ( Vout / Vin ) O casamento de impedância entre o gerador e a carga (com o atenuador habilitado) será obtido apenas se: A impedância de entrada Z i do atenuador for igual à impedância de saída do gerador Z G ; A impedância de saída Z o do atenuador for igual à impedância da carga Z L.

9 DIDATEC - LIÇÃO Atenuadores 8 Figura Sistema fonte atenuador - carga. Um grupo de atenuadores puramente resistivo encontra-se representado no FIG apresentando estrutura do tipo T ou pi". Quando as impedâncias de entrada e de saída são iguais (Z i = Z o = Z), as fórmulas para dimensionar estes atenuadores são: Atenuador T Z R 1 = R2 = ( K 1) /( K + 1) 3 2 Z K R = ( K 2 1) Atenuador pi" Z R 1 = R2 = ( K + 1) /( K 1) Z ( K 2 1) R2 = x 2 K Onde: A K = 10 db / 20 Nesse Cartão de Prática tem-se quatro atenuadores de 1, 2, 4 e 8 db cuja impedâncias de entrada e de saída são de 600 Ω. Os resistores utilizados (FIG ) tem valores aproximados àqueles calculados com as expressões anteriores. Figura Atenuadores: estrutura T e pi".

10 DIDATEC - LIÇÃO Atenuadores 9 Figura Atenuadores Exercícios UTT1 Desconecte todos os jumpers. FIP Entre com o código da lição: Medida da Atenuação Faça as conexões como apresentado na FIG com atenção: O gerador será conectado à entrada do atenuador, se a impedância de saída do gerador for igual a 600 Ω; Se o gerador tiver uma impedância de saída de 50 Ω, ele será conectado à entrada do atenuador, depois de conectá-lo ao resistor R23 (de, aproximadamente, 550 Ω), tal que a resistência total de 600 Ω será obtida depois de R23; Figura Conexões.

11 DIDATEC - LIÇÃO Atenuadores 10 Conecte as pontas de prova dos canais do osciloscópio à entrada e saída do atenuador (TP53 e TP59); Ajuste a freqüência do sinal do gerador em 1,0 khz; Ajuste a amplitude do sinal do gerador até obter 1,0 Vpp na entrada do atenuador (TP53). Q1 Qual o valor da amplitude do sinal disponível na saída do atenuador (TP59)? Grupo A B 1 3 Aproximadamente 1,0 Vpp. 2 4 Aproximadamente 0,5 Vpp. 3 2 Aproximadamente 2,0 Vpp. 4 1 Aproximadamente 0,8 Vpp. Q2 Qual é o valor da atenuação (em db)? Grupo A B 1 3 Aproximadamente 1,0 db. 2 1 Aproximadamente 3,9 db. 3 4 Aproximadamente 2,0 db. 4 2 Aproximadamente 0,8 db.

12 DIDATEC - LIÇÃO Atenuadores Atenuadores em Cascata Faça as conexões como apresentado na FIG com atenção: O gerador será conectado à entrada do atenuador, se a impedância de saída do gerador for igual a 600 Ω; Se o gerador tiver uma impedância de saída de 50 Ω, ele será conectado à entrada do atenuador, depois de conectá-lo ao resistor R23 (de, aproximadamente, 550 Ω), tal que a resistência total de 600 Ω será obtida depois de R23; Figura Atenuadores em Cascata. Conecte as pontas de prova dos canais do osciloscópio à entrada e saída do atenuador (TP53 e TP59); Ajuste a freqüência do sinal do gerador em 1,0 khz; Ajuste a amplitude do sinal do gerador até obter 1,0 Vpp na entrada do atenuador (TP53).

13 DIDATEC - LIÇÃO Atenuadores 12 Q3 Qual é o valor da amplitude do sinal na saída do atenuador (TP59)? Grupo A B 1 3 Aproximadamente 1,0 Vpp. 2 4 Aproximadamente 0,5 Vpp. 3 2 Aproximadamente 2,0 Vpp. 4 1 Aproximadamente 0,8 Vpp. Q4 Qual é o valor da atenuação (in db)? Grupo A B 1 4 Aproximadamente 1,0 db. 2 3 Aproximadamente 3,9 db. 3 2 Aproximadamente 2,0 db. 4 1 Aproximadamente 6,0 db.

14 DIDATEC - LIÇÃO Atenuadores Questões Q5 Se V in e V out são as tensões de entrada e saída de um atenuador, a atenuação (em db) será expressa pela seguinte fórmula: Grupo A B 1 3 A = log ( V / V ) db out in 2 1 A = log ( V / V ) db 20 e out in 3 2 A = log ( V / V ) db out in 4 5 A = log ( V / V ) db in out 5 4 A = log ( V / V ) db out in Q6 Um atenuador resistivo é caracterizado pelos seguintes parâmetros: Grupo A B 1 4 Impedância de entrada / atenuação / freqüência central 2 3 Impedância de saída / atenuação / freqüência de corte 3 2 Impedância de entrada / ganho / impedância de saída 4 1 Impedância de entrada / atenuação / impedância de saída

15 DIDATEC - LIÇÃO 901 Circuitos R-L-C Série e Paralelo 14 Lição 901: Circuitos R-L-C Série e Paralelo Objetivos: Medir a freqüência de ressonância e a largura de faixa de circuitos R-L-C série e paralelo; Calcular o fator de mérito (Q); Traçar as curvas de tensão x freqüência e fase x freqüência dos circuitos R-L- C série e paralelo; Equipamento Necessário: Unidade base para o sistema MSU (mod. EP4 fonte de energia, cartão proprietário, mod. FIP Unidade de controle e de inserção de defeitos); UTT1 Cartão de prática; Osciloscópio de duplo traço Noções Teóricas Circuitos R-L-C Série Considere um circuito R-L-C série, alimentado por um gerador de tensão alternada (FIG ). A impedância total do circuito será descrita pela seguinte expressão: Z s = R + jω L + 1 ( jωc) = R + jx L jx C Quando a frequência varia, a tensão através de L e C varia em sentido contrário: V L aumenta, juntamente com o aumento da freqüência, enquanto V C diminui. As reatâncias respectivas, X L e X C sofrem a mesma variação. Pode-se intuitivamente inferir que para uma determinada freqüência (f o ) ambas as reatâncias terão o mesmo valor. Além disso, terão sinais opostos (a indutância e a capacitância proporcionam um deslocamento de fase oposto) assim, elas tendem ao cancela-

16 DIDATEC - LIÇÃO 901 Circuitos R-L-C Série e Paralelo 15 mento quando a freqüência varia. Em particular, na freqüência f o o somatório será nulo e o circuito torna-se puramente resistivo. De fato, se X L = X C, a impedância do circuito será um valor mínimo e apenas resistivo; tanto que será expressa como: Z S = R Nesta condição o circuito está em ressonância e f o é a freqüência de ressonância. Sendo X L igual a X C, o valor de f o será determinado por meio da seguinte expressão: ω L = 1 ω C De onde se obtém: f o = 1 (2π LC ) = ω 2π o [ Hz] Fator de Mérito - Q Na condição de ressonância, o fator de mérito Q do circuito é definido como o resultado da relação entre a potência armazenada (reativa) e a potência dissipada (ativa) no circuito. Se I é a corrente no circuito, Q será expresso da seguinte forma: Q 2 2 ωo L I I = = 2 2 R I R ωo C I = X R L = X R C O parâmetro acima (Q) permite qualificar o comportamento do circuito ressonante. Curva de Ressonância As curvas de ressonância (FIG ) de um circuito R-L-C série representa a amplitude e a fase da corrente versus a freqüência. O esboço destas curvas depende do fator de mérito (Q).

17 DIDATEC - LIÇÃO 901 Circuitos R-L-C Série e Paralelo 16 Figura Circuito R-L-C série. Figura Curvas de ressonância de um circuito R-L-C série.

18 DIDATEC - LIÇÃO 901 Circuitos R-L-C Série e Paralelo 17 Faixa Passante Considere a curva de ressonância da amplitude da corrente. A largura de faixa é a diferença entre as duas freqüências f 2 e f 1, para as quais a corrente diminui em 3,0 db (correspondendo a um valor igual a 0,707 do valor máximo): B = f 2 f 1 [Hz] Circuito R-L-C Paralelo Quando os elementos R-L-C são conectados entre si, em paralelo, (FIG ), o circuito resultante tem um comportamento dual com relação ao circuito série. A admitância total do circuito será expressa por: Y 1 = Z P = 1 + R 1 + j ω L 1 j ω C = 1 1 R X L + 1 X C Figura Circuito R-L-C paralelo. A mesma expressão do circuito série ainda é válida para o circuito paralelo, portanto, nesse caso também, a freqüência de ressonância é expressa da seguinte forma: f o = 1 (2π LC ) [ Hz]

19 DIDATEC - LIÇÃO 901 Circuitos R-L-C Série e Paralelo 18 O valor de Z P depende da freqüência. Na freqüência f o, as componentes reativas se cancelam, portanto o circuito torna-se puramente resistivo. A impedância do circuito é máxima e expressa da seguinte forma: Z P = R O fator de mérito (Q) será: Q = R X = R L X C As curvas de ressonância (FIG ) de um circuito R-L-C paralelo representa a amplitude e a fase da tensão versus a freqüência. O esboço dessas curvas depende do fator de mérito (Q). Figura Curvas de Ressonância de um circuito R-L-C paralelo.

20 DIDATEC - LIÇÃO 901 Circuitos R-L-C Série e Paralelo 19 A largura de faixa (B), a frequência de ressonância (f o ) e o fator de mérito (Q) de um circuito R-L-C paralelo estão relacionados entre si da seguinte maneira: B = fo Q = R 2π LC [ Hz] Curvas de Ressonância Universal Circuitos ressonantes com freqüências de ressonância e fatores de mérito (Q) diferentes apresentam curvas de ressonância diferentes, embora mantenham o mesmo formato (esboço). A resposta de circuitos ressonantes diferentes pode ser representada com apenas duas curvas (uma para a amplitude e outra para a fase). Essas curvas são chamadas de Curvas de Ressonância Universal (FIG ) e são construídas da seguinte forma: Circuitos R-L-C série: na ordenada estão os valores da relação entre a corrente I e sua amplitude máxima I o (diagrama de amplitude) e a variação da fase entre I e I o (diagrama de fase); Circuito R-L-C paralelo: na ordenada estão os valores da relação entre a tensão V e sua amplitude máxima V o, e a variação de fase entre V e V o ; Na abscissa estão os valores de Qδ onde δ é o desvio relativo da frequência em relação à freqüência de ressonância: δ = f f f o o Exercícios UTT1 Desconecte todos os jumpers. FIP Entre com o código da lição: 901.

21 DIDATEC - LIÇÃO 901 Circuitos R-L-C Série e Paralelo 20 Figura Curvas de Ressonância Universal Circuitos R-L-C Paralelo: Freqüência de Ressonância Ajuste a seção TUNED CIRCUITS & COUPLING Circuitos Sintonizados e Acoplamento como apresentado na FIG , de modo a construir um circuito R-L-C paralelo. Gire RV3 completamente na direção horária (máxima resistência conectada). Gire o knob COUPLING Acoplamento para a posição de mínimo (MIN); Aplique um sinal senoidal com amplitude de, aproximadamente, 1,0 Vpp e freqüência de, aproximadamente, 400 khz, entre TP36 e TP38 (utilize o VCO do Cartão de Prática, saída em TP4);

22 DIDATEC - LIÇÃO 901 Circuitos R-L-C Série e Paralelo 21 Conecte o osciloscópio (ponta de prova 10:1) na entrada do circuito (entre os pontos TP36 e TP38) e a outra ponta de prova apenas nos terminais do circuito R-L-c (TP37); Ajuste o capacitor variável CV3 até obter a freqüência de, aproximadamente, 650 khz. Figura Diagramas de montagem. Q1 Como é denominada esta freqüência? Grupo A B 1 2 Freqüência imagem. 2 1 Freqüência série. 3 4 Freqüência paralela. 4 3 Freqüência de ressonância.

23 DIDATEC - LIÇÃO 901 Circuitos R-L-C Série e Paralelo 22 Q2 Qual é o valor medido desta freqüência? Grupo A B 1 4 Aproximadamente, 500 khz. 2 3 Aproximadamente, 400 khz. 3 2 Ela depende da posição do capacitor variável CV Aproximadamente, 700 khz. Circuito R-L-C paralelo: Curvas de Ressonância Aplique um sinal senoidal com freqüência igual a 650 khz (correspondendo à freqüência de ressonância ajustada anteriormente), entre os pontos TP36 e TP38. Sendo V MAX a tensão de pico-a-pico medida nos terminais do circuito R- L-C nesta condição e, ΔΘ 0 a diferença de fase entre o sinal através do circuito R-L-C e o sinal de entrada; Q3 Qual o valor da diferença de fase entre esses dois sinais? Grupo A B 1 3 Aproximadamente, 90 o. 2 1 Aproximadamente, 180 o. 3 4 Aproximadamente, 0 o. 4 2 Aproximadamente, -90 o.

24 DIDATEC - LIÇÃO 901 Circuitos R-L-C Série e Paralelo 23 Para os diferentes valores de freqüências na tabela a seguir, registre o valor correspondente a amplitude da tensão de pico-a-pico e a diferença de fase ΔΘ medidas (FIG ); Aumente a freqüência a partir de 580 a 720 khz, em degraus de 20 khz; repita as medidas anteriores e registre os valores em uma tabela. Calcule a relação V o /V max correspondente a cada freqüência; Partindo dos valores registrados na tabela, trace dois gráficos: A curva de ressonância da amplitude do circuito R-L-C pode ser traçada utilizando V o /V max no eixo Y e a freqüência no eixo X; A curva de ressonância da fase do circuito R-L-C pode ser traçada utilizando ΔΘ no eixo Y e a freqüência no eixo X. Figura Tabela

25 DIDATEC - LIÇÃO 901 Circuitos R-L-C Série e Paralelo 24 Circuito R-L-C paralelo: Faixa Passante Considerando a curva de ressonância de amplitude, calcule o valor da faixa passante ou largura de faixa B do circuito utilizando a expressão: B = f 2 f 1 onde f 2 e f 1 são as freqüências na qual a relação V o /V max decresce de 0,707 vezes (3 db), com relação ao valor máximo. Q4 Qual é o valor da faixa passante ou largura de faixa? Grupo A B 1 3 Aproximadamente, 500 khz. 2 1 Aproximadamente, 70 khz. 3 4 Aproximadamente, 150 khz. 4 2 Aproximadamente, 700 khz. Reduza o valor de RV3 e verifique se a curva de ressonância foi alargada e a faixa passante aumentou.

26 DIDATEC - LIÇÃO 901 Circuitos R-L-C Série e Paralelo 25 Q5 Qual é o efeito observado no circuito? Grupo A B 1 3 A freqüência central aumenta porque a capacitância paralela diminuiu. 2 1 A freqüência central aumenta porque a indutância paralela aumenta. 3 4 A faixa passante aumenta porque a resistência paralela aumentou. 4 2 A faixa passante aumenta porque a condutância aumentou. Curva de Ressonância Detectada com um Vobulador Ajuste os circuitos como apresentado na FIG ; Ajuste o osciloscópio para o de exibição X-Y (eixo X em 1 V/div, eixo Y em 20 mv/div); Conecte o eixo X do osciloscópio ao ponto TP1 (eixo X). Conecte o eixo Y (Ponta de prova 10:1) através do circuito R-L-C (entre os pontos TP37 e GND); Ajuste a freqüência central do VCO e a amplitude da varredura (DEPTH) tal que a curva de ressonância do circuito seja apresentada na tela do osciloscópio. Essa curva é similar àquela apresentada na FIG ; Varie a capacitância de CV3 e observe que a freqüência de ressonância é deslocada. Varie a resistência de RV3 e observe como a faixa passante varia. Figura Montagem.

27 DIDATEC - LIÇÃO 901 Circuitos R-L-C Série e Paralelo 26 Figura Curva de resposta do circuito R-L-C paralelo Circuitos R-L-C série Ajuste a seção TUNED CIRCUITS & COUPLING Circuitos Sintonizados e Acoplamento como apresentado na FIG , de forma a construir um circuito R-L-C série. Gire RV3 completamente no sentido anti-horário (mínima resistência). Ajuste o knob COUPLING Acoplamento para a posição de mínimo (MIN); Faça as medidas simulares àquelas concernentes ao circuito R-L-C paralelo (frequência de ressonância, curvas de ressonância, faixa passante). Neste caso, um sinal mínimo corresponderá à freqüência de ressonância do circuito R- L-C série. Mas a bobina não sendo blindada (de fato, ela também será utilizada nos testes de acoplamento mútuo), portanto pode haver uma interferência acoplada diretamente no sinal de saída.

28 DIDATEC - LIÇÃO 901 Circuitos R-L-C Série e Paralelo 27 Figura Montagem Questões Q6 Qual é o valor da freqüência de ressonância em um circuito com os seguintes parâmetros: L = 200 µh; C = 330 pf e R = 10 kω? Grupo A B ,5 khz ,2 khz ,1 khz ,5 khz ,6 khz.

29 DIDATEC - LIÇÃO 901 Circuitos R-L-C Série e Paralelo 28 Q7 A largura de faixa de um circuito ressonante paralelo depende dos valores de: Grupo A B 1 4 R e L. 2 3 Da freqüência de ressonância. 3 2 R e C. 4 1 L e C.

30 DIDATEC - LIÇÃO 902 Circuitos Acoplados 29 Lição 902: Circuitos Acoplados Objetivos: Examinar a operação de circuitos ressonantes acoplados indutivamente; Examinar a operação de circuitos ressonantes acoplados capacitivamente. Equipamento Necessário: Unidade base para o sistema MSU (mod. EP4 fonte de energia, cartão proprietário, mod. FIP Unidade de controle e de inserção de defeitos); UTT1 Cartão de prática; Osciloscópio duplo traço Noções Teóricas Acoplamento Indutivo Considere o diagrama apresentado na FIG onde o circuito sintonizado L1- C1 está acoplado indutivamente com outro circuito sintonizado L2-C2. A resposta de freqüência desse circuito (resultado de V out /V in quando a freqüência é variada) depende notavelmente do coeficiente de acoplamento K entre o primário L1 e o secundário L2. Figura Circuitos sintonizados com acoplamento indutivo.

31 DIDATEC - LIÇÃO 902 Circuitos Acoplados 30 Figura Resposta de frequência. O coeficiente de acoplamento K é definido da seguinte maneira: 2 M K = M = Mútua L1 x L2 Indução Como o valor de K (isto é, como M varia) varia, também a resposta em frequência do circuito varia, tal como apresentado na FIG Estas curvas mostram que a resposta tem dois picos diferentes (embora os circuitos, primário e secundário, estão sintonizados à mesma freqüência), se K excede a um valor crítico, Kc, definido por: Kc = 1 ( Q1 x Q2) onde Q1 e Q2 são os coeficiente de qualidade fator de mérito (de valor igual) dos circuitos primário e secundário. Se K = Kc, a resposta em freqüência apresenta-se achatada plana em seu topo; enquanto que, se K<Kc, a resposta em freqüência assume a forma típica de um sino como para um único circuito sintonizado.

32 DIDATEC - LIÇÃO 902 Circuitos Acoplados 31 O circuito apresentado na FIG pode ser utilizado como um filtro passafaixa comum; na condição de acoplamento crítico (K=Kc) a resposta em frequência do circuito é plana com as bordas bastante íngremes e, seguramente, melhor do que a resposta em freqüência de um circuito sintonizado simples (FIG ). A frequência central do filtro é: f o 1 = 2 π LC [ Hz] e a faixa passante ou largura de faixa B é: B = K x 2 f o A largura de faixa ou faixa passante pode ser variada se os circuitos de primário e secundário estão sintonizados em duas freqüências diferentes Acoplamento Capacitivo Dois circuitos sintonizados acoplados capacitivamente (FIG ) podem apresentar um resultado similar àquele do acoplamento indutivo. Se C é de baixo valor, o resultado será um acoplamento frouxo e a curva de resposta em freqüência apresentará apenas um pico; se C é de alto valor, o acoplamento será serrado e dois picos serão obtidos na curva de resposta em freqüência. Figura Filtro passa-faixa com duplo circuito sintonizado.

33 DIDATEC - LIÇÃO 902 Circuitos Acoplados 32 Figura Circuitos sintonizados acoplados capacitivamente Exercícios UTT1 Desconecte todos os jumpers. FIP Entre com o código da lição: Resposta de Freqüência do Acoplamento Indutivo utilizando um Vobulador Ajuste a seção TUNED CIRCUITS & COUPLING Circuitos Sintonizados e Acoplamento como apresentado na FIG , de modo a obter um acoplamento indutivo entre dois circuitos ressonantes. Gire RV2 e RV1 completamente no sentido horário (máxima resistência possível). Gire o knob COU- PLING Acoplamento para a posição de mínimo (MIN); Aplique um sinal variando na faixa de 500 a 900 khz, com amplitude de, aproximadamente, 1,0 Vpp, entre os pontos TP36 e TP38. Utilize o VCO do Cartão de Prática ajustado como mostra a FIG , como um vobulador; Ajuste o osciloscópio para o modo de exibição X-Y (eixo X em 1 V/div; eixo Y em 10 mv/div); Conecte a ponta de prova do eixo X do osciloscópio ao ponto TP1 (EIXO X). Conecte a ponta de prova do eixo Y do osciloscópio (ajuste 10:1) entre os pontos TP30 e TP40;

34 DIDATEC - LIÇÃO 902 Circuitos Acoplados 33 Ajuste a freqüência central do VCO e a amplitude de varredura (DEPTH) para obter uma curva similar àquela apresentada na FIG a. Ajuste os capacitores CV3 e CV4 para obter a mesma freqüência de ressonância nos dois circuitos sintonizados (um pico simétrico de amplitude máxima será obtido); Figura Montagem. Figura Curvas de resposta em frequência. Ajuste o knob COUPLING Acoplamento para a posição de máximo (MAX). A curva resultante será semelhante àquela apresentada na FIG b.

35 DIDATEC - LIÇÃO 902 Circuitos Acoplados 34 Q1 Quando CV3 e CV4 são variados observa-se que: Grupo A B 1 2 Os dois picos da curva de resposta em freqüência são sobrepostos. 2 1 Um terceiro pico aparece devido a freqüência de ressonância série. 3 4 Um pico da curva desaparece para a rejeição de faixa. 4 3 Os dois picos da curva de resposta em freqüência não sobrepõem. Q2 Como uma curva com o topo plano, semelhante àquela apresentada na FIG c será obtida? Grupo A B 1 4 Conectando RV3, aumentando RV3/RV4 e o acoplamento. 2 3 Conectando e aumentando RV3, e diminuindo RV4 e o acoplamento. 3 2 Conectando RV3, diminuindo RV3/RV4 e o acoplamento. 4 1 Variando CV3 e CV4. FIP Pressione a tecla INS.

36 DIDATEC - LIÇÃO 902 Circuitos Acoplados 35 Q3 Qual é o efeito observado nessa medida? Grupo A B 1 3 A curva desaparece porque L15 não está curto-circuitada. 2 1 A curva de amplitude aumenta. 3 4 A curva desaparece porque o VCO não está modulado. 4 2 A curva desaparece porque L15 está aberta Acoplamento Capacitivo. Resposta de Freqüência utilizando Vobulador Ajuste a seção TUNED CIRCUITS & COUPLING Circuitos Sintonizados e Acoplamento como apresentado na FIG , de forma a obter um acoplamento capacitivo entre dois circuitos ressonantes. Gire RV3 e RV4 completamente no sentido horário (máxima resistência possível). Gire o knob COU- PLING Acoplamento para a posição de mínimo (MIN); Detecte a curva de resposta de freqüência do circuito. Note que agora são dois picos. Figura Fontes de áudio.

37 DIDATEC - LIÇÃO 902 Circuitos Acoplados 36 Q4 Como fazer os picos da curva variar, se o acoplamento indutivo também for inserido (knob COUPLING ajustado para a posição de máximo - MAX)? Grupo A B 1 2 Eles serão reduzidos. 2 1 Eles serão mais acentuados. 3 4 Um outro pico (o terceiro deles) aparecerá. 4 3 Eles não variam Questões Q5 A resposta em freqüência de dois circuitos acoplados rigorosamente depende de: Grupo A B 1 3 Da largura de faixa das indutâncias. 2 1 Da mútua indução e do valor das capacitâncias. 3 4 Do coeficiente de acoplamento. 4 2 Do coeficiente de oscilação.

38 DIDATEC - LIÇÃO 902 Circuitos Acoplados 37 Q6 Circuitos acoplados são comumente utilizados na construção de: Grupo A B 1 5 Amplificadores banda larga. 2 3 Osciladores. 3 2 Filtros passa-alta. 4 1 Filtros passa-faixa. 5 4 Multivibradores. Q7 Dois circuitos ressonantes são usualmente acoplados por meio de: Grupo A B 1 3 Resistência/capacitância, sem indutância. 2 1 Indutâncias e capacitâncias. 3 5 Indutância mútua e capacitâncias. 4 2 Indutância mútua e resistências. 5 4 Transformador.

39 DIDATEC - LIÇÃO 903 Casamento de Impedâncias com Transformador 38 Lição 903: Casamento de Impedâncias com Transformador Objetivos: Examinar a técnica de casamento de impedâncias utilizando transformador e autotransformador; Equipamento Necessário: Unidade base para o sistema MSU (mod. EP4 fonte de energia, cartão proprietário, mod. FIP Unidade de controle e de inserção de defeitos); UTT1 Cartão de prática; Osciloscópio de duplo traço; Frequencímetro; Multímetro Noções Teóricas O fator de mérito (Q) de um circuito ressonante depende do valor da resistência equivalente conectada em paralelo com a bobina ( Q = R ω L ). Como a resistência de carga do circuito ressonante (RV4 FIG ) também é considerada no cálculo da resistência equivalente, alguma técnica particular deve frequentemente ser utilizada para aumentar o valor da resistência de carga equivalente através dos terminais da bobina, tanto que um Q alto possa ser obtido. Um sistema típico para obter essa transformação consiste em utilizar um autotransformador (L16, com derivação - center-tap FIG ). Esse enrolamento (n2+n2) atua como o circuito secundário para o enrolamento n1, e como circuito primário para o enrolamento n2 cuja resistência de carga RV4 está conectada. O

40 DIDATEC - LIÇÃO 903 Casamento de Impedâncias com Transformador 39 resultado das equações referentes aos transformadores explica que a resistência de carga equivalente R eq pode ser medida nos terminais de L16 (formado pela soma dos enrolamentos n2 + n2), a partir da seguinte expressão: 2 n + n 2 2 R x RV 4 4 x RV eq = = 4 n 2 Portanto, um transformador com derivação center-tap semelhante aquele apresentado na FIG permite transformar o valor da impedância segundo o quadrado da relação entre o número total de espiras de um enrolamento e o número de espiras em paralelo com a impedância a ser transformada. Figura Transformação de impedância utilizando autotransformador Exercícios UTT1 Desconecte todos os jumpers. FIP Entre com o código da lição: 903.

41 DIDATEC - LIÇÃO 903 Casamento de Impedâncias com Transformador Casamento de Impedância com Transformador Ajuste a seção TURNED CIRCUITS & COUPLING Circuitos Sintonizados e Acoplamento como mostrado na FIG , de modo a obter um acoplamento a transformador entre o sinal de entrada e a carga RV4. Gire RV4 completamente em sentido horário (máxima resistência possível). Gire o knob COUPLING Acoplamento para a posição de máximo (MAX); Figura Montagem. Aplique um sinal variando (wobbled) na faixa de 500 a 900 khz, com amplitude de, aproximadamente, 2,0 Vpp, entre os pontos TP36 e TP38. Utilize o VCO pré-arranjado como mostrado na FIG , como um wobbled - vobulador; Ajuste o osciloscópio para o modo de exibição X-Y (eixo X em 1,0 v/div; eixo Y em 10 mv/div); Conecte o eixo X do osciloscópio no ponto TP1 (Eixo X). Conecte o eixo Y (ponta de prova 10:1) entre os pontos TP39 e TP40; Ajuste a freqüência central do VCO e a amplitude de varredura (DEPTH) até obter uma curva similar àquela apresentada na FIG ;

42 DIDATEC - LIÇÃO 903 Casamento de Impedâncias com Transformador 41 Determine a largura de faixa ou a faixa passante B 1 a 3,0 db aproximadamente (0,707 vezes a amplitude máxima). Q1 Qual é o valor da largura de faixa ou faixa passante B 1? Grupo A B 1 3 Aproximadamente 500 khz. 2 1 Aproximadamente 100 khz. 3 4 Aproximadamente 50 khz. 4 2 Aproximadamente 5 khz. Figura Resposta de freqüência Casamento de Impedância com Autotransformador Ajuste a seção TUNED CIRCUITS & COUPLING Circuitos Sintonizados e Acoplamento como apresentado na FIG , a fim de obter um acoplamento utilizando um transformador entre o circuito secundário e a carga RV4. Gire RV4 completamente no sentido horário (máxima resistência possível). Gire o knob COUPLING Acoplamento para a posição máxima (MAX);

43 DIDATEC - LIÇÃO 903 Casamento de Impedâncias com Transformador 42 Meça o novo valor da faixa passante ou largura de faixa, B 2. Figura Montagem. Q2 Com relação à largura de faixa B 1, medida no exercício anterior, B 2 é: Grupo A B 1 3 Mais larga. 2 1 Aproximadamente o dobro. 3 4 Mais estreita. 4 1 Igual a anterior.

44 DIDATEC - LIÇÃO 903 Casamento de Impedâncias com Transformador 43 Q3 Por quê? Grupo A B 1 4 Porque a resistência de carga através dos terminais do circuito secundário aumentou pelo uso de um autotransformador. 2 1 Porque a resistência de carga através dos terminais do circuito secundário diminuiu pelo uso de um autotransformador. 3 2 Porque a resistência de carga através dos terminais do circuito secundário reduziu à metade pelo uso de um autotransformador. 4 3 Porque não ocorreu nenhuma variação. Q4 Qual é o valor da faixa passante B 2? Grupo A B 1 3 Aproximadamente, 100 khz. 2 1 Aproximadamente, 10 khz. 3 4 Aproximadamente, 40 khz. 4 2 Aproximadamente, 5 khz. Ajuste RV4 para, aproximadamente, ¼ de seu valor (47k/4 12 kω) efetuando uma medida entre os pontos TP39 e TP40, após remover o jumper.

45 DIDATEC - LIÇÃO 903 Casamento de Impedâncias com Transformador 44 Q5 Conecte o jumper novamente e observe o que aconteceu. Grupo A B 1 4 A nova largura de faixa B3 é maior do que B1, porque o circuito tem uma resistência de carga quatro vezes menor. 2 3 A nova largura de faixa B3 está muito próxima de B1, embora o circuito tenha uma resistência de carga duas vezes menor. 3 2 A nova largura de faixa B3 está muito próxima de B1, embora o circuito tenha uma resistência de carga quatro vezes maior. 4 1 A nova largura de faixa B3 está muito próxima de B1, embora o circuito tenha uma resistência de carga quatro vezes menor.

46 DIDATEC - LIÇÃO 904 Filtros com Componentes Discretos I 45 Lição 904: Filtros com Componentes Discretos I Objetivos: Descrever a operação de filtros passivos de estruturas do tipo constante K, T, pi" funcionando como filtros passa-baixa, passa-alta, passa-faixa e rejeita faixa; Descrever a operação de filtros passivos passa-baixa do tipo M-derivado; Equipamento Necessário: Unidade base para o sistema MSU (mod. EP4 fonte de energia, cartão proprietário, mod. FIP Unidade de controle e de inserção de defeitos); UTT1 Cartão de prática; Osciloscópio Noções Teóricas Filtros Elétricos Filtros elétricos são quadripolos que permitem a passagem de determinadas frequências, enquanto que outras freqüências são eliminadas. Existem quatro tipos de filtros: Filtro passa-baixa: eles permitem a passagem de todas as frequências que estão abaixo de uma freqüência crítica f c, e atenuam as freqüências que excedem o valor de f c ; Filtro passa-alta: eles permitem a passagem de todas as freqüências que excedem o valor de uma freqüência crítica f c, e atenuam as freqüências que são menores do que f c ;

47 DIDATEC - LIÇÃO 904 Filtros com Componentes Discretos I 46 Filtros passa-faixa: eles permitem a passagem de todas as freqüências que estão incluídas entre os valores f 1 e f 2, e atenuam todas as outras freqüências; Filtro rejeita faixa: eles atenuam todas as freqüências que estão incluídas entre os valores f 1 e f 2, e permitem a passagem de todas as outras frequências. A FIG indica o símbolo, a ideal e a real resposta de freqüência para cada tipo de filtro mencionado acima. Figura Simbologia e resposta de freqüência dos filtros.

48 DIDATEC - LIÇÃO 904 Filtros com Componentes Discretos I Parâmetros Característicos Referindo-se à FIG : Perda por inserção Insertion Loss: é a relação entre as amplitudes da freqüência desejada antes e depois da inserção do filtro; Rejeição Rejection: é a relação entre as amplitudes das freqüências não desejadas antes e depois da inserção do filtro; Freqüência de corte Cutoff Frequency: é a freqüência referida a uma atenuação de 3,0 db com relação à perda por inserção. Realmente, considera-se a máxima amplitude da resposta do filtro: os 3,0 db de atenuação e a freqüência (ou freqüências) são determinados com relação a este valor; Largura de Faixa ou Faixa Passante Bandwidth: é a faixa de freqüência que incluem as freqüências maiores que f c1 e menores que f c2 (frequências de corte) de um filtro passa-faixa ou rejeita-faixa. Esse parâmetro também é aplicado aos filtros passa-baixa, mas neste caso ela corresponde a faixa que inclui desde a freqüência zero até o valor de f c ; Fator de Mérito Q Factor: é a relação entre a freqüência central f o e a largura de faixa B ou a faixa passante ou a faixa de rejeição de um filtro Q = f o / B; Figura Parâmetros característicos dos filtros.

49 DIDATEC - LIÇÃO 904 Filtros com Componentes Discretos I 48 Fator de Forma Form Factor: é a relação entre as duas faixas a -60,0 db e -6,0 db F = B(-60dB) / B(-6,0 db); Às vezes, a faixa de -3,0 db é considerada como referência, neste caso o Fator de Forma será: F = B(-60dB) / B(-3,0 db); Impedância Impedance: corresponde aos valores das impedâncias de entrada e de saída de um filtro Filtros de Constante K A estrutura mais simples de um filtro de constante K está representada na FIG (o significado da constante K será explicado posteriormente). As figuras mostram um exemplo de um filtro passa-baixa: apenas esse tipo de filtro será explicado assim como os resultados podem facilmente relacionar-se aos outros tipos de filtros, passa-alta, passa-faixa e rejeita-faixa. As seguintes fórmulas teóricas de uma rede de quadripolos passivos podem descrever os principais parâmetros do circuito apresentado na FIG : Figura Filtro de Constante K passa-baixa L. Zi = L 2 2 x 1 ω L C = Z o x 1 ω L C C Impedância de entrada Zo = L 1 1 x = Z o x C ω L C 1 ω L C Impedância de saída

50 DIDATEC - LIÇÃO 904 Filtros com Componentes Discretos I 49 2 Ai = ln 1 ω L C + jω x L C Constante de Atenuação Imagem 1 L C Quando: 0 ω ( = ω ) c O valor de Ai é nulo (0), isto é, a rede não provoca nenhuma atenuação. Quando ω > ω, Ai tornar-se: c 2 ( L 1) Ai = ln ω C Nestas condições Ai é maior do que zero tal que a rede provoca alguma atenuação. Como o circuito tem um comportamento diferente em freqüências diferentes, essa rede pode ser utilizada como um filtro. O seguinte valor: f c = ωc = 2 π 1 2 π L C é denominada de freqüência de corte do filtro. A rede é denominada de filtro de Constante K porque o produto de duas impedânicas ( jω L e 1 jωc ) mantém-se constante quando a freqüência varia: 1 L j ω L x = = K jωc C 2 A FIG apresenta um esboço típico de Zi, Zo e Ai. Figura Filtro de Constante K passa-baixa L : a) parte real de Zi e Zo.

51 DIDATEC - LIÇÃO 904 Filtros com Componentes Discretos I 50 Figura Filtro de Constante K passa-baixa L : b) parte imaginária de Zi e Zo (parte complexa) Figura Filtro de Constante K passa-baixa L : c) Ai constante de atenuação imagem. Trocando-se L e C essa rede transforma de um filtro passa-baixa em um filtro passa-alta. Quando duas seções de filtro de Constante K em L são conectadas em cascata e obedecendo ao casamento de impedâncias entre elas, o resultado é um filtro em PI" ou em T, como apresentado na FIG Quando o número de seções em cascata aumenta, também aumenta a inclinação da curva de resposta do filtro (FIG ). Em aplicações reais, a fonte e a impedância de carga dos filtros são frequentemente resistivas e constantes. As impedâncias de entrada e de saída dos filtros

52 DIDATEC - LIÇÃO 904 Filtros com Componentes Discretos I 51 de Constante K variam quando a freqüência varia, embora elas sejam reais dentro da faixa passante; contudo o casamento de impedância pode ser obtido para uma freqüência única. Figura Filtros de Constante K: a) seção T ; b) seção PI". Figura Atenuação Ai para várias seções em cascata.

53 DIDATEC - LIÇÃO 904 Filtros com Componentes Discretos I 52 As características de transmissão apresentadas na FIG , obtidas a partir da condição de perfeito casamento de impedâncias dentro de toda a banda, só podem ser aproximadas quando fonte e carga são constantes. Felizmente na maioria das aplicações reais, as especificações de filtros não são restritivas, tanto que a distorção provocada pelo descasamento de impedâncias pode ser tolerada. Quando a impedância deve ser casada dentro de toda a faixa de operação do filtro, filtros M-derivados serão utilizados (refere-se ao próximo parágrafo). Como conclusão da descrição dos filtros de Constante K, as FIG , e mostram que: A seção básica das três configurações L, T e PI" dos filtros passa-baixa e passa-alta; As configurações das seções T e PI" dos filtros passa-faixa e rejeita-faixa; As impedâncias de entrada e de saída para cada seção; A atenuação versus freqüência (nas condições de perfeito casamento de impedâncias); As expressões para o cálculo dos filtros. Figura Filtros Passa-baixa de Constante k: a) seção L.

54 DIDATEC - LIÇÃO 904 Filtros com Componentes Discretos I 53 Figura Filtros Passa-baixa de Constante k: a) seção T. Figura Filtros Passa-baixa de Constante k: a) seção pi. Figura Filtros Passa-baixa de Constante k: expressões de cálculo.

55 DIDATEC - LIÇÃO 904 Filtros com Componentes Discretos I 54 Figura Filtro Passa-alta de Constante k: a) seção L. Figura Filtro Passa-alta de Constante k: b) seção T. Figura Filtro Passa-alta de Constante k: c) seção pi. Figura Filtro Passa-alta de Constante k: expressões de cálculo.

56 DIDATEC - LIÇÃO 904 Filtros com Componentes Discretos I 55 Figura Filtro Passa-faixa de Constante K: a) seção T. Figura Filtro Passa-faixa de Constante K: b) seção PI". Figura Filtro Passa-faixa de Constante K: expressões de cálculo.

57 DIDATEC - LIÇÃO 904 Filtros com Componentes Discretos I 56 Figura Filtro Rejeita-faixa de Constante K: a) seção T. Figura Filtro Rejeita-faixa de Constante K: a) seção pi. Figura Filtro Rejeita-faixa de Constante K: expressões de cálculo.

58 DIDATEC - LIÇÃO 904 Filtros com Componentes Discretos I Filtros M-derivado Os filtros de Constante K analisados nos parágrafos anteriores apresentam dois inconvenientes: A impedância varia quando a freqüência varia; A atenuação fora da banda de passagem não é atenuada suficientemente para muitas das aplicações. A estrutura dos filtros M-derivados foi desenvolvida a partir dos filtros de Constante K, onde: Minimizam o casamento de impedâncias; Melhoram a atenuação fora da banda de passagem. Considere o circuito apresentado na FIG a. A impedância Zi é: L Zi = 1 x 1 ω 2 + C1 ( L1 L2) C1 Esta é a mesma expressão matemática para a impedância de entrada para a estrutura de filtros de Constante K. Isso significa que a estrutura M-derivada está perfeitamente casada com a estrutura de filtro de Constante K. Além disso, a impedância Zm de um filtro M-derivado pode ser ajustada para se tender a uma constante, e por isso um bom casamento com a carga ou a fonte será apenas resistivo (FIG ). Realmente, a impedância de saída Zm depende do valor M, sendo expresso por: M = L1/L. A FIG b apresenta um esboço de Zm versus diferentes valores de M : observe que quando M = 0,6, a impedância é praticamente constante e seu valor é: L Z o =. C

59 DIDATEC - LIÇÃO 904 Filtros com Componentes Discretos I 58 Figura Filtro Passa-faixa L M-derivado. Variação de Zm versus M. Figura Uso de seções M-derivadas para casamento de impedâncias. Quando o elemento de entrada ou de saída dos filtros de Constante K é uma capacitância em paralelo (como, por exemplo, nos filtros passa-baixa, seção pi") a seção M-derivada de saída corresponde a estrutura apresentada na FIG a Sua impedância Zm dependente de M está mostrada na fig b.

60 DIDATEC - LIÇÃO 904 Filtros com Componentes Discretos I 59 Ambas as estruturas das FIG e tem a mesma constante de atenuação cuja tendência versus freqüência é apresentada na FIG Observe que a atenuação tende a infinita quando f = f ; f = 2π 1 = L2 C1 2π 1 La Cb = 2π ω Figura Filtro passa-baixa L M-derivado. Variação de Zm versus M. Figura Filtro Rejeita-faixa de Constante K: a) seção T.

61 DIDATEC - LIÇÃO 904 Filtros com Componentes Discretos I 60 Certamente seções L de filtros M-derivados podem ser utilizados para ajustar filtros T e pi" (FIG ). As figuras, e , apresentam configurações de filtros passa-baixa e suas expressões de cálculo. Trocando-s L e C transformam os filtros passa-baixa em filtros passa-alta. Figura Filtros passa-faixa M-derivado: a) seção pi" e b) seção T.

62 DIDATEC - LIÇÃO 904 Filtros com Componentes Discretos I 61 Figura Filtro passa-faixa M-derivado seção L e pi".

63 DIDATEC - LIÇÃO 904 Filtros com Componentes Discretos I 62 Figura Filtros passa-baixa M-derivados seção L e pi.

64 DIDATEC - LIÇÃO 904 Filtros com Componentes Discretos I Questões FIP Entre com o código da lição: 904. Q1 Filtros elétricos são: Grupo A B 1 4 Quadripolos que amplificam todas as freqüências. 2 3 Circuitos bipolares que amplificam apenas certas freqüências. 3 2 Quadripolos que permitem a passagem de certas freqüências e eliminam outras freqüências. 4 1 Quadripolos que atenuam todas as freqüências. Q2 A freqüência de corte de um filtro é: Grupo A B 1 3 A freqüência na qual o filtro inicia uma oscilação espontânea. 2 1 A freqüência na qual a saída do filtro varia em 3 db a partir do máximo (filtro passa-baixa e passa-faixa) ou mínimo (filtro passa-alta e rejeitafaixa). 3 4 A frequência na qual a saída do filtro varia em 12 db a partir do máximo (filtro passa-baixa e passa-faixa) ou mínimo (filtro passa-alta e rejeitafaixa). 4 2 O dobro da faixa passante.

65 DIDATEC - LIÇÃO 904 Filtros com Componentes Discretos I 64 Q3 Um filtro passa-faixa com freqüência central de 800 khz tem um Q igual a 40. Qual é sua faixa passante ou largura de faixa? Grupo A B khz khz ,05 khz khz. Q4 Com relação as impedâncias de entrada e de saída de um filtro de Constante K pode dizer que: Grupo A B 1 3 Não depende da freqüência. 2 1 Depende do produto L C. 3 4 Depende da freqüência. 4 2 Depende da amplitude.

66 DIDATEC - LIÇÃO 905 Filtros com Componentes Discretos II 65 Lição 905: Filtros com Componentes Discretos II Objetivos: Examinar a operação dos filtros de Constante K seção T e pi, passa-alta, passa-baixa, passa-faixa e rejeita-faixa passivos; Examinar a operação de filtros passivos passa-baixa M-derivado. Equipamento Necessário: Unidade base para o sistema MSU (mod. EP4 fonte de energia, cartão proprietário, mod. FIP Unidade de controle e de inserção de defeitos); UTT1 Cartão de prática; Osciloscópio; Frequencímetro; Gerador de funções Noções Teóricas Refere-se ao conteúdo apresentado na Lição Exercícios UTF1 Desconecte todos os jumpers. FIP Entre com o código da lição: 905.

67 DIDATEC - LIÇÃO 905 Filtros com Componentes Discretos II Filtro Passa-baixa de Constante K em T Ajuste o filtro conectando os jumpers como apresentado na FIG ; Figura Filtro passa-baixa T. Conecte um gerador de funções com impedância de saída de 50 Ω à entrada do filtro (entre os pontos TP5 e TP6), ajustado para fornecer um sinal senoidal com amplitude de, aproximadamente, 2,0 Vpp e freqüência de, aproximadamente, 100 khz; Conecte o osciloscópio à saída do filtro (entre os pontos TP7 e TP8) e registre a medida de amplitude em uma tabela: esse valor será considerado como valor de referência (FIG ); Partindo de um valor igual a 400 khz aumente a freqüência do gerador em degraus de 10 khz, considerando que a amplitude não varia. Registre as variações (em db) da amplitude de saída em relação ao valor de referência, em uma tabela.

68 DIDATEC - LIÇÃO 905 Filtros com Componentes Discretos II 67 Figura Resposta de freqüência de um filtro passa-baixa. Q1 Qual é o valor da freqüência de corte a 3,0 db? Grupo A B 1 3 Aproximadamente, 700 khz. 2 1 Aproximadamente, 600 khz. 3 4 Aproximadamente, 800 khz. 4 1 Aproximadamente, 500 khz Filtro Passa-baixa de Constante K em pi Ajuste o filtro conectando os jumpers como apresentado na FIG ; Meça a faixa passante do filtro.

69 DIDATEC - LIÇÃO 905 Filtros com Componentes Discretos II 68 Figura Filtro passa-baixa em pi Filtro Passa-alta de Constante K em T Ajuste o filtro passa-baixa em T conectando os jumpers como apresentado na FIG ; Figura Filtro passa-alta em T.

70 DIDATEC - LIÇÃO 905 Filtros com Componentes Discretos II 69 Conecte um gerador de funções com impedância de saída de 50 Ω à entrada do filtro (entre os pontos TP5 e TP6), ajustado para fornecer um sinal senoidal com amplitude de, aproximadamente, 2,0 Vpp e freqüência de, aproximadamente, 1000 khz; Conecte o osciloscópio à saída do filtro (entre os pontos TP7 e TP8) e registre a medida de amplitude em uma tabela: esse valor será considerado como valor de referência (FIG ); Partindo de um valor igual a 600 khz reduza a freqüência do gerador em degraus de 10 khz, considerando que a amplitude não varia. Registre as variações (em db) da amplitude de saída em relação ao valor de referência, em uma tabela. Q2 Qual é o valor da freqüência de corte a 3,0 db? Grupo A B 1 3 Aproximadamente, 500 khz. 2 1 Aproximadamente, 600 khz. 3 4 Aproximadamente, 800 khz. 4 2 Aproximadamente, 700 khz. Figura Resposta de freqüência de um filtro passa-alta.

71 DIDATEC - LIÇÃO 905 Filtros com Componentes Discretos II Filtro Passa-alta de Constante K em pi Ajuste o filtro conectando os jumpers como apresentado na FIG ; Meça a faixa passante do filtro. Figura Filtro passa-alta em pi Filtro Passa-faixa de Constante K Utilize o filtro mostrado na FIG Conecte um gerador de funções com impedância de saída de 50 Ω, à entrada do filtro (entre os pontos TP9 e TP10), ajustado para fornecer um sinal senoidal com amplitude de, aproximadamente, 2,0 Vpp e freqüência de, aproximadamente, 400 khz; Conecte o osciloscópio à saída do filtro (entre os pontos TP11 e TP12) e varie a freqüência para obter uma amplitude de saída máxima.