Fig39: Curva de resposta da defasagem de um filtro passa baixas

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2 Curso de CA - Parte 7 Comportamento da fase em função da freqüência S f A defasagem entre a saída e a entrada dada por: fase de arctg( ) f fase e C 0º f -45º -90º Fig39: Curva de resposta da defasagem de um filtro passa baixas Qual exatamente o significado do gráfico da Fig39? Para freqüências muito acima da freqüência de corte a defasagem entre entrada e saída é -90º, isto é, a saída estará 90º atrasada em relação à entrada. Exatamente na freqüência de corte a defasagem é -45º. Para freqüências muito abaixo da freqüência de corte esta defasagem é 0º. Experiência 20 - Filtro Passa Baixas Abra o arquivo ExpCA20 e identifique da figura abaixo. Fig40: Filtro Passa Baixas

3 1. Calcule a freqüência de corte do circuito : f Ci = 2. Ative o circuito e com o auxilio do traçador do Diagrama de Bode meça a freqüência de corte ( aproximadamente ) e o valor do ganho nessa freqüência f Ci ( medida ) Ganho ( f = f C ) = db 3. Ainda no traçador do Diagrama de Bode meça o ganho para uma freqüência 10 vezes maior do que a freqüência de corte e para uma freqüência 100 vezes maior do que a freqüência de corte. Anote Ganho ( f=f Ci /10 ) = db Ganho ( f = f Ci / 100 ) = db 4. Ajuste o gerador na freqüência de corte e 10 P. Ative o circuito. Com o auxilio do osciloscópio meça o valor de pico da saída ( ) e divida pelo valor de pico da entrada ( ). 20 log db Qual é o valor teórico desta relação? 20 log db 5. Repita o item 4 se a freqüência do gerador for 10 vezes maior que a freqüência de corte. 20 log db Qual é o valor teórico desta relação? 20 log db 6. Repita o item 4 se a freqüência do gerador for 100 vezes maior do que a freqüência de corte. 20 log (db) Qual é o valor teórico desta relação? 20 log (db)

4 Aplicações de Filtros Diferenciador É basicamente um circuito filtro passa altas ( FPA ) operando muito abaixo da freqüência de corte. Por exemplo no circuito da Fig41 a freqüência de corte vale: 1 f C Hz ( oltar para Experiência21 ) ,01.10 Fig41: Diferenciador Como já vimos a saída do circuito da Fig41 muda em função da freqüência. Para observarmos uma mudança radical, ao invés de considerar o sinal de entrada como sendo senoidal vamos considerar uma onda quadrada na entrada. Dependendo da freqüência a forma de onda na saída muda radicalmente, a assim é que se a freqüência de entrada for muito menor do que a freqüência de corte a saída será proporcional à derivada da entrada ( se você não souber o que é derivada não se preocupe, nós estamos interessados só no tipo de modificação que o circuito provoca na forma da onda ). Neste caso teremos na saída pulsos muito estreitos ( serão tanto mais estreitos quanto menor for a freqüência da onda quadrada em relação à freqüência de corte ). A Fig42 mostra o comportamento da saída quando a entrada é quadrada e de freqüência muito abaixo da freqüência de corte ( não esqueça muito menor é pelo menos 10 vezes menor, no nosso caso menor do que 1500Hz ).

5 Entrada Saida Fig42: Formas de onda de entrada ( preta ) e saída ( vermelha ) de um FPA operando como diferenciador. Se por outro lado a entrada for uma onda triangular a saída será uma onda quadrada, Fig44. (oltar para ExpCA22 ). ( Não esqueça!! se y=10.x então dy/dx = 10 ) Fig43: Formas de onda de entrada ( preta ) e saída ( vermelha ) de um FPA operando como diferenciador Experiência 21 - Diferenciador Abra o arquivo ExpCA21 e identifique o circuito da Fig41. Calcule a freqüência de corte do circuito. Ajuste o gerador de função para onda quadrada, 10 P, e numa freqüência f = f C /10. Ative o circuito, e anote as formas de onda de entrada e saída no quadro correspondente.

6 f C (calculada) = Cole aqui as formas de onda de entrada e saída Integrador É um filtro passa baixas operando muito acima da freqüência de corte. Na Fig44 a freqüência de corte é dada por : 1 f 1593 Hz ,1.10 Fig44: Integrador

7 Se na Fig44 a freqüência do sinal de entrada for muito maior do que a freqüência de corte a saída será proporcional à integral da tensão de entrada ( se você não souber o que é integral, preocupe-se somente em lembrar qual é a modificação que ocorre na saída quando a freqüência da entrada mudar ). Se a entrada for uma onda quadrada de freqüência muito maior do que a freqüência de corte, na saída veremos uma onda que lembra uma onda triangular, Fig45. Saída Entrada Fig45: Integrador - Resposta a uma onda quadrada na entrada Experiência 22 - Integrador Abra o arquivo ExpCA22 e identifique o circuito da do circuito e anote. Fig44. Calcule a freqüência de corte F C = Ajuste o gerador de função em onda quadrada, 10 P, e numa freqüência f = 10.F C. Anote as formas de onda de entrada e saída no quadro correspondente.

8 Cole aqui as formas de onda de entrada e saída Filtro como separador de freqüência Suponha que um sinal é obtido somando-se uma senóide de freqüência 2KHz, 1 P, a uma senóide de 200Hz, 10 P. e que desejamos obter somente o sinal de baixa freqüência novamente. Deveremos passar o sinal soma por um filtro passa baixas com freqüência de corte menor do que 2KHz mas maior do que 200Hz, como indicado na Fig46. 2KHz Somador 200Hz Analógico FPB Fig46: Separação ( filtragem ) de dois sinais senoidais de freqüências diferentes.

9 Experiência 23 - Usando um FPB como separador de freqüências Abra o arquivo ExpCA23 e identifique o circuito da Fig46. Calcule a freqüência de corte, e anote. Ative-o. Observe as formas de onda de entrada ( e ) e de saída ( S ). f C = Fig46: FPB como separador se sinais Mude a freqüência do sinal de 2KHz para 4KHz e observe a saída. Melhora? Piora? Justifique.