ELETRÔNICA DIGITAL APLICADA Aula 6- Amplificadores Operacionais com filtros

Transcrição

1 ELETRÔNICA DIGITAL APLICADA Aula 6- Amplificadores Operacionais com filtros Prof.ª Msc. Patricia Pedroso Estevam Ribeiro 05/11/2016 1

2 Introdução Filtros são circuitos eletrônicos projetados para permitir, ou não, a passagem de um sinal, cujo espectro esteja dentro de um valor preestabelecido pelo projetista. Os amplificadores são comumente empregados na montagem de filtros ativos. 2

3 Introdução Os filtros podem ser ativos, passivos. Ativos São aqueles construídos com elementos ativos, tais como: válvulas, transistores e amplificadores operacionais e alguns elementos passivos resistores, capacitores, indutores. Os indutores raramente são usados em filtros ativos porque são grandes e de alto custo. Passivos São constituídos somente por elementos passivos, tais como resistores capacitores e indutores. Um filtro ativo também possui um amplificador para produzir amplificação de tensão e buferização ou isolamento do sinal. 3

4 Introdução Existem quatro tipos de filtros: 1. Passa Alta Permite a passagem de frequências, acima da frequência de corte estipulada pelo projetista e atenua frequências inferiores. 4

5 Introdução 2. Passa Baixa Ao contrário do Passa Alta só permite a passagem de baixas frequências, atenuando frequências acima da corte. 5

6 Introdução 3. Passa Faixa Permite passagem de frequências entre dois valores de frequência preestabelecidos pelo projetista. 6

7 Introdução 4. Rejeita Faixa ou Rejeita Banda Bloqueia frequências intermediárias, enquanto permite a passagem de frequências inferiores de superiores à banda não permitida. 7

8 Conceitos básicos sobre indutores e capacitores como filtros Indutor Se aplicar uma alta frequência em um indutor, ele se comporta como uma resistência à passagem do sinal. Já em baixa frequência o indutor se comporta como um fio, permitindo a passagem do sinal. Capacitor Se aplicar uma alta frequência em um capacitor, ele se comporta como um curto permitindo a passagem do sinal. Já se em baixas frequências o capacitor se comporta como chave aberta, não permitindo a passagem do sinal. 8

9 A ordem ou polos dos filtros Em um mesmo filtro poderá haver mais de um circuito de desvio, isto faz com que sua taxa de atenuação seja maior, aproximando-o de um filtro ideal. Assim, quanto maior for a ordem do filtro íngreme será sua inclinação. 9

10 Filtro ativo passa baixa O filtro que apresenta uma resposta constante de cc até uma frequência de corte f OH e impede que qualquer sinal passe além dessa frequência é chamado filtro passa baixa. 1º ordem 2º ordem 10

11 Filtro ativo passa baixa Em altas frequências o capacitor se comporta como um curto circuito, desviando o sinal de entrada para terra, em baixas frequências o capacitor será uma chave aberta e o sinal será amplificado e entregue à saída. 11

12 Filtro ativo passa-alta O filtro que permite a passagem somente de sinais de frequência acima de uma frequência de corte f ol é um filtro passa-alta. 12

13 Filtro ativo passa-alta 13

14 Filtro passa banda Quando o filtro passa sinais acima de uma frequência de corte e abaixo de uma segunda frequência de corte, é chamado de filtro passa-banda. O filtro passa-banda utiliza dois estágios: primeiro utiliza o filtro passaalta e o segundo um filtro passa-baixa, sendo que a combinação dessas duas operações resulta na resposta passa-banda desejada. 14

15 Filtro passa banda 15

16 Filtro passa banda 16

17 Filtro rejeita faixa É um filtro projetado para rejeitar uma faixa de frequência intermediária. Pode ser conseguido com três unindo três circuitos sendo, um Passa Alta, um passa Baixa e um Somador. 17

18 Aula Pratica Simule um filtro passa baixa e calcule a frequência de corte. Vin=1V Freq: 1khz +9 U1 Vin R1 2k Vout C1 0.05uF RG 10k RF 10k 18

19 Aula Pratica filtro passa baixa F ol = 159K hz 19

20 Aula Pratica Simule um filtro passa alta e calcule a frequência de corte. Vin=1V Freq: 100Hz R1=R2 C1=C2 Vi C uF C uF R1 18k +10V U1 6 Vo R2 18k v RF RG 47k 27k 20

21 Aula Pratica F oh =4khz 21

22 Aula Pratica Simule um filtro passa banda e calcule a frequência de corte F OH e F OL. +10V +10V Vi C1 0.1uF Vin=2V Freq: 10Hz R1=R2 C1=C2 R1 10k V 7 RG1 50k U RF1 50k R2 10k C uF V 7 RG2 50k U RF2 50k Vo 22

23 Aula Pratica Fol = 159KHz FoH = 7,96KHz 23

24 Simule um filtro Rejeita- faixa Aula Pratica RF1 R1 10k +10V 10k U1 Vi R6 2k R3 1k +10v R8 C1 00.5uF U3 1k -10v Vo R7 +10v k U2-10V R5 47k R4 1k R9 18k -10v Vin=1V Freq: 10Hz C uF C uF R2 18k 24

25 Aula Pratica Fol = 318Hz FoH = 72KHz 25