ATENÇÃO: A partir da amostra da aula, terá uma idéia de onde o treinamento de eletroeletrônica poderá lhe levar.

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1 ATENÇÃO: O material a seguir é parte de uma das aulas da apostila de MÓDULO 2 que por sua vez, faz parte do CURSO de ELETRO ANALÓGICA -DIGITAL que vai do MÓDULO 1 ao 4. A partir da amostra da aula, terá uma idéia de onde o treinamento de eletroeletrônica poderá lhe levar. Você poderá adquirir o arquivo digital da apostila completa (16 aulas), ou ainda na forma impressa que será enviada por por correio. Entre na nova loja virtual CTA Eletrônica e veja como: Além de ter a apostila e estuda-la, torne-se aluno e assim poderá tirar dúvidas de cada uma das questões dos blocos atrelados a cada uma das aulas da apostila, receber as respostas por , fazer parte do ranking de módulos e após a conclusão do módulo com prova final, participar do ranking geral e poder ser chamado por empresas do ramo de eletroeletrônica. Saiba mais como se tornar um aluno acessando nossa página de cursos:

2 AULA 3 FILTROS LPF HPF BPF TRAP As interferências entre sinais Filtro Passa-baixa LPF e passa-alta HPF Frequência de corte - Filtro passa-banda BPF Filtro Rejeita-faixa - TRAP FILTROS imã fixo, sendo que desta forma, nos terminais da bobina é gerada uma variação de tensão. Essa Os filtros são circuitos eletrônicos, que tem a função variação de tensão, irá produzir irá chegar até um de separar parte de um sinal para poder eliminar circuito elétrico que amplificará essas pequenas ruídos ou separar informações presentes num variações de tensão do microfone. mesmo sinal. Essa tensão variará de acordo com as variações Antes de continuarmos falando de filtros, cabe aqui mecânicas captadas pelo microfone, que explicar o que é um sinal elétrico. correspondem eletricamente agora, às informações No nosso dia-a-dia muitas vezes queremos da música. transmitir informações, ouvir uma música ou assistir Essas variações vão sendo amplificadas, até que televisão. Para que isso seja possível será chegamos a saída do amplificador de potência, necessário transmitir e receber sinais elétricos, via responsável pela excitação das caixas acústicas transmissão do ar ou contidos em mídias como através de uma corrente alternada (nesta etapa discos ou memórias, ou ainda, por linhas de torna-se mais importante a corrente do que a transmissão, como o telefone ou TV a cabo. tensão). Esta criará um campo magnético fazendo o Esses sinais elétricos, além de serem propagados cone do alto-falante vibrar com as mesmas por cabos e antenas, devem ser processados por frequências da corrente alternada, recriando o som circuitos eletrônicos, antes de tornarem-se imagem através de ondas mecânicas pela vibração do ar. ou som, que na realidade são estímulos mecânicos Neste exemplo, pudemos ter uma noção do que é ou elétricos do nosso corpo. um sinal elétrico, e também da importância das Para que essas informações sejam propagadas tensões ou correntes elétricas, presentes nos dentro de um circuito eletrônico, será necessário circuitos que formam os aparelhos de rádio e que sejam transformadas em sinais elétricos, que televisão. A partir destas tensões ou correntes, que no caso dos circuitos que estamos estudando, nada os sinais elétricos são propagados, levando todas mais são do que variações de tensão ou corrente, as informações necessárias para produzir uma que trazem em suas variações, as informações que imagem ou um som, ou ainda transferir dados, queremos transmitir. dentro ou fora dos equipamentos. Podemos dar como exemplo uma música, cujo som Voltando aos filtros, podemos dizer que terão como (energia mecânica), é transmitido pelo ar e é função, separar parte dos sinais elétricos que não captado pelo microfone. Neste, as variações são desejados, ou pelo contrário, separar mecânicas do ar movimentam uma pequena justamente somente uma frequência que interessa, membrana que possui uma bobina que se jogando fora o restante do sinal. Podemos dar como movimenta com esta. Esta bobina por sua vez, está exemplo, a figura ao lado, onde em A um sinal sofrendo o efeito de um campo magnético de um representado por uma corrente alternada, que leva em suas variações uma música; o circuito eletrônico que forma o A amplificador é alimentado por uma fonte ligada a rede elétrica, que mesmo retificada, leva pequenas variações de 60 Hz, B que é a frequência da rede (B); e s s a s v a r i a ç õ e s s e r ã o introduzidas junto com a o sinal no amplificador, alterando as C variações de tensão-corrente alternada, que agora tem também, variações de 60Hz (C); DUTORES-REATÂNCIA DUTIVA/CAPACITIVA-TRANSFORMADORES-FILTROS-SEMICONDUTORES-DIODOS-ZENERS-TRANSISTORES-AMPLIFICADORES DE SAL-AMPLIFICADORES A,B,C 31

3 elas serão ouvidas pelo usuário como ruídos de baixa frequência: boooooommmmmm. Então podemos fazer esse sinal passar por um filtro, que irá eliminar as frequências de 60Hz do sinal e com isso, eliminar os ruídos de baixa frequência da música. Os filtros podem ser divididos em duas classes distintas: os filtros ativos e os filtros passivos. Os filtros ativos são formados por circuitos eletrônicos que possuem fonte de alimentação e com isso podem alterar os sinais processados por eles, separando frequências e alterando as amplitudes das tensões e até modificando sua potências através de diodos, transistores, etc; estes componentes irão interagir diretamente com os sinais. Esse filtros chamados ativos, serão estudados nos próximos módulos e não serão explanados neste módulo 1. Os filtros passivos, foco deste nosso estudo, são circuitos elétricos formados basicamente por resistores, capacitores e indutores; não possuem fonte de alimentação como nos filtros ativos, e apesar de interagir com os sinais, sua função como o próprio nome diz é passiva e dependendo exclusivamente dos sinais que passam por eles. São basicamente 4 filtros distintos e suas funções se limitam a separar uma faixa de frequência dos sinais elétricos, normalmente atenuando ou eliminando determinadas faixas de frequências. figura 1 mostra a figura 3. Com uma frequência baixa, a reatância do capacitor (XC) é de alta resistência, deixando o sinal passar praticamente sem perdas de nível. Seria a mesma coisa que dizer que temos dois resistores em série, sendo de valor muitas vezes menor do que o resistor XC; logo, todo o sinal da entrada ou tensão ficaria sobre XC e passaria para o circuito à frente. Conforme a frequência for aumentando, a reatância C1 FILTRO PASSA BAIXA (LPF) O filtro passa-baixa ou LPF (Low Pass Filter), como o próprio nome já diz, tem a finalidade de deixar passar as baixas frequências e eliminar as altas frequências. A seguir, mostraremos 2 filtros passabaixa. A figura 1, mostra o primeiro filtro LPF, que consta de um resistor ligado serialmente a um capacitor, se considerarmos o caminho para a massa ou terra. No lado esquerdo do resistor (figura 1), temos um sinal sendo produzido por um gerador de frequência variável. No gráfico da figura 2, na parte de cima, temos o sinal de entrada do filtro. Inicialmente a frequência é baixa, começando com poucos hertz e depois vai aumentando até 1MHz. No sinal de saída (figura de baixo), temos o resultado desta variação de frequência que passa pelo filtro, ou seja, nas frequência baixas o nível do sinal é alto (entre o resistor e o capacitor), enquanto que com o aumento da frequência este vai perdendo nível, até atingir zero V de amplitude. Para entender como isso se processa, na figura 1 podemos substituir o capacitor C1 por um resistor variável que representa a reatância capacitiva de C1, que varia seu valor de acordo com a frequência de entrada (), como figura 2 ou resistência do capacitor vai diminuindo, fazendo com que o valor de XC diminua, até virar praticamente um curto, reduzindo assim, o nível do sinal até este sumir. Novamente temos em série com XC, mas agora XC possui uma resistência muito baixa. Isto significa dizer que toda a tensão 0Hz 20Hz 100Hz 1KHz 10KHz 100KHz 1MHz figura 3 32 DUTORES-REATÂNCIA DUTIVA/CAPACITIVA-TRANSFORMADORES-FILTROS-SEMICONDUTORES-DIODOS-ZENERS-TRANSISTORES-AMPLIFICADORES DE SAL-AMPLIFICADORES A,B,C XC

4 caíra sobre, sendo que sobre XC, praticamente a tensão é de zero volt (mesma análise para o sinal). Na figura 4, temos um segundo tipo de LPF, que é formado por um indutor ligado serialmente a um resistor. Para este circuito, também podemos aplicar o gráfico da figura 3, que vale para todos filtros LPF. L1 100% FREQÜÊNCIA NÍVEL figura 6 a frequência aumenta o nível de saída () do filtro LPF vai sendo reduzido, até chegar próximo de zero volt (frequências altas). figura 4 Neste filtro (figura 4), podemos também substituir o indutor por um resistor variável que representa a reatância indutiva XL, que irá variar de acordo com a frequência da entrada, como mostra a figura 5: A reatância XL do indutor, terá resistência de baixo valor nas frequências baixas, deixando o sinal figura51 XL FILTRO PASSA-ALTA (HPF) O filtro passa-alta, chamado de HPF (High Pass Filter) terá finalidade contrária do LPF, ou seja, seu objetivo será o de eliminar as baixas frequências e deixar passar as altas frequências Também neste caso, mostraremos dois tipos de filtros HPF: Na figura 7, temos o primeiro filtro HPF, que é formado por um capacitor em série com um resistor ligado a massa, só que agora é o capacitor que irá acoplar o sinal para frente; o sinal na entrada provem de um gerador de frequência variável. No gráfico da figura 8, no desenho da parte de cima, vemos o sinal de entrada do filtro, tendo inicialmente frequência é baixa, começando com frequência próxima a zero hertz e depois vai aumentando até 1MHz. No sinal de saída do filtro, após o capacitor (parte de baixo da figura 8), temos o resultado desta variação de frequência, ou seja, nas frequência baixas o nível do sinal é muito baixo, devido a alta reatância ou resistência do capacitor (que está em série com ). Com o aumento da frequência do sinal na entrada do filtro, vai aumentando o nível de saída até atingir quase 100% (alta frequência na entrada). passar quase sem perder amplitude; aumentando a frequência a reatância XL do indutor aumenta (resistência XL aumenta), reduzindo o sinal de saída (entre os resistores) até atingir um nível próximo a zero volt. Assim, podemos esboçar um gráfico que represente o funcionamento das saídas (entre os resistores) dos filtros LPF, onde é apresentado figura 7 na figura 6: No gráfico, a linha horizontal indica a frequência aumentando da esquerda para a direita e a linha vertical representa o nível do sinal (amplitude na Baseando-se na figura 7, podemos substituir o saída) aumentando de baixo para cima. Com uma capacitor C1, por um resistor variável, que frequência baixa, a saída () do filtro LPF, tem representa a reatância capacitiva de C1, que varia um nível alto, representando quase 100% da seu valor de acordo com a frequência de entrada amplitude do sinal de entrada (). A medida em que (), como mostra a figura 9. C1 DUTORES-REATÂNCIA DUTIVA/CAPACITIVA-TRANSFORMADORES-FILTROS-SEMICONDUTORES-DIODOS-ZENERS-TRANSISTORES-AMPLIFICADORES DE SAL-AMPLIFICADORES A,B,C 33

5 Com uma frequência baixa, a reatância do capacitor (XC) é de alta resistência, não deixando praticamente o sinal passar. Conforme a frequência vai aumentando, a reatância do capacitor vai diminuindo, fazendo com que o valor de XC diminua, até virar praticamente um curto. Assim, vai aumentando o nível do sinal de saída () até este atingir praticamente 100% do nível do sinal de entrada (). Na figura 10, temos um segundo 0Hz 20Hz figura 8 100Hz 1KHz 10KHz 100KHz 1MHz tipo de HPF, formado por um pelo gráfico da figura 8. resistor ligado serialmente a um indutor. Para este Assim, podemos esboçar um outro gráfico que circuito, também podemos aplicar o gráfico da represente o funcionamento das saídas dos figura 8, que vale para todos filtros HPF. XC filtros HPF, do mesmo modo que fizemos o gráfico da figura 6 para a saída dos filtros LPF. Este gráfico representa a saída dos filtros HPF, e pode ser visto na figura 12. figura 9 XL Neste filtro (figura 10), podemos substituir o indutor por um resistor variável, que representará a reatância indutiva XL, que irá variar de acordo com a frequência da entrada, como mostra a figura 11: A reatância XL do indutor nas altas frequências, equivale a uma grande resistência, deixando o sinal passar quase sem perda de amplitude; diminuindo a frequência a reatância XL do indutor também diminui, reduzindo o sinal, até este atingir um nível figura 11 A linha horizontal indica a frequência aumentando, da esquerda para a direita, e a linha vertical representa o nível do sinal (amplitude) aumentando de baixo para cima. Com uma frequência baixa, a saída () do filtro, tem um nível praticamente igual a zero volt, e a medida que a frequência aumenta, o nível de saída () do filtro HPF vai aumentando até chegar próximo de 100% da amplitude do sinal de entrada () nas frequências altas. NÍVEL figura 12 L1 figura 10 FREQÜÊNCIA próximo a zero volt, como pode ser acompanhado 34 DUTORES-REATÂNCIA DUTIVA/CAPACITIVA-TRANSFORMADORES-FILTROS-SEMICONDUTORES-DIODOS-ZENERS-TRANSISTORES-AMPLIFICADORES DE SAL-AMPLIFICADORES A,B,C