Slides Aulas de Eletrônica Material didático auxiliar

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1 Slide Aula de Eletrônica Material didático auxiliar Obervação importante O lide aqui apreentado não refletem todo o conteúdo abordado em ala de aula. Muito exercício, demontraçõe e detalhamento da teoria, expoto na aula preencial, não etão contemplado nete lide. Portanto, conidere-o apena como material de referência parcial a er complementado com o auxílio de livro, apotila, guia de laboratório e literatura correpondente. Material auxiliar adicional encontra-e diponibilizado no ite da diciplina atravé de texto e link.

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3 Análie de Circuito Domínio do tempo Equaçõe diferenciai e integrai Domínio da frequência Tranformada de Laplace Tranformada de Fourier

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5 Fourier motrou que: Qualquer função periódica pode er decompota como uma oma de eno e coeno.

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7 Síntee Compoição Análie Decompoição

8 n n n n T x n b T x n a a x f 0 in co ) ( π π

9 Exemplo Forma de onda periódica podem er contruída a partir da oma de enóide. g(t) in(π f t) (/3)in(π 3f t)

10 Combinando inai de frequência ditinta

11 Geração de inai complexo a partir de enóide

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14 Compoição de Sinai

15 Aplicação de ociladore enoidai Geração de Nota Muicai Diapaão Muical A 440 Hz A Nota muical LÁ A frequência da nota muical eguinte é determinada pela relação f f o

16 São comumente aceito como limite da percepção humana em freqüência a região do epectro entre 0 e Hz. Um piano produz on com freqüência entre 7,5 Hz (A0) e 4.86 Hz (C8) A voz humana entre 80 Hz. (baixo) e khz (oprano).

17 Nota muicai e frequência produzida por um piano A frequência da nota muicai ão determinada pela relação f f o

18 Síntee Epectral x Análie Epectral

19 Síntee Epectral Análie Epectral

20 Síntee Epectral Análie Epectral

21 CIRCUITO SOMADOR

22 MULTIPLICAÇÃO DE SINAIS SENOIDAIS co ( X Y) coxcoy / co inxiny cox coy inx iny [ ( X Y) co( X Y) ] [ co( X Y) co( X Y) ]

23 Multiplicador Analógico

24 Filtro Elétrico O filtro elétrico contituem uma da aplicaçõe mai comun da eletrônica, endo amplamente utilizado na aquiição e proceamento de inai de áudio, vídeo e de dado, em itema de alimentação, telecomunicaçõe, controle e intrumentação. Poui um vato e diverificado repertório de aplicaçõe em praticamente todo o etore da eletrônica.

25 Claificação e Simbologia Paa-baixa Paa-alta Paa-faixa Rejeita-faixa

26 Filtro Elétrico Malha eletiva de frequência. Um filtro atenua a quantidade de energia preente em certa frequência ou faixa de frequência Deixam paar ou amplificam a freqüência deejada e atenuam a indeejávei. A quantidade de atenuação para cada frequência varia de filtro para filtro.

27 Funcionalidade de um filtro elétrico Um filtro elétrico é um circuito capaz de eparar alguma frequência de outra quando miturada. filtragem

28 Parâmetro Para extrair o conteúdo de informação fundamental de um inal é neceário um dipoitivo que elecione a frequência de interee que compõe o inal. Ete dipoitivo é denominando de filtro, cuja repota em frequência é caracterizada por uma faixa de paagem, por uma faixa de rejeição, a quai etão eparada por uma faixa de tranição ou faixa de guarda. Filtro Analógico inai analógico Filtro Digital inai digitai

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30 Filtro Elétrico Paivo (R, L, C) Ativo (R, L, C Dipoitivo Ativo) Dipoitivo Ativo Produz Ganho Tranitor, Amplificador Operacional

31 Função de Tranferência Diagrama de Bode Hendrik Wade Bode Engenheiro americano (905-98) Pioneiro da moderna teoria de controle

32 R C o i i C C o R X X i i o CR j R C j C j 0 ) ( j j H RC o 0 0 ) ( H j 0 tan ) ( φ Filtro Paa-Baixa Primeira Ordem

33 H ( j) jcr jcr o i 0 o i max. value o 0 min. value v o RC v o v o max max j o i H ( j ) c o i i c

34 Diagrama de Bode o j CR j j H ) ( ) ( o j H 0 0 0log ) ( 0log ) ( o db j H j H o db j H 0 0log ) ( For >> o R C o i filtro paa-baixa de primeira ordem

35 H ( j) jcr j o

36 Uma oitava: Uma decada: H ( o o j ) 0log 0 0 o H ( j) 6dB H ( j) 0dB

37 Repota em frequência N filtro paa baixa em érie 0 RC Frequência de corte individual N C 0 Frequência de corte total

38 Frequência de corte equivalente a N filtro paa baixa colocado em érie com frequência de corte individual f o N f C f0 Frequência de corte equivalente a N filtro paa alta colocado em érie com frequência de corte individual f o f C f N 0

39 Ordem do Filtro

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41 Filtro Paa-Faixa Ideal x Real IDEAL REAL

42 Seletividade Seletividade é a propriedade que o circuito poui em ditinguir, num dado epectro de frequência, uma determinada frequência em relação à demai.

43 Fator de Qualidade Q

44 Um filtro paa-faixa é um dipoitivo que permite a paagem da frequência de uma certa faixa e rejeita (atenua) a frequência fora dea faixa. Um exemplo de um filtro paa-faixa analógico é o circuito RLC.

45 H ( ) o ( ) ( ) i R L R L LC

46 LC L R L R H i o ) ( ) ( ) ( L R Q 0 LC 0 LC ) ( ) ( ) ( Q Q H i o

47 Parâmetro do filtro paa faixa

48 LC L R L R H i o ) ( ) ( ) ( L R Q 0 LC 0 LC ) ( ) ( ) ( Q Q H i o

49 Função de Tranferência H(j) i Tranfer Function H ( j) o H ( j) o i ( j) ( j) H Re( H) j Im( H) H Re( H ) Im( H ) Im( H ) tan Re( H ) H Re( H) f 0 H 80 o tan Im( H ) Re( H ) Re( H) p 0

50 Filtro Paa Baixa Primeira ordem R C o i i C C o R X X i i o CR j R C j C j 0 ) ( j j H RC o where 0 0 ) ( H j 0 tan ) ( φ

51 H ( j) jcr jcr o i 0 o i max. value o 0 min. value v o RC v o v o max max j o i H ( j ) c o i i c o RC (frequencia de corte) c

52 Repota em frequência do filtro paa faixa

53 o o o o i o Q Q H LC L R L R H o i o

54 LC L R L R LC L R L R 0 B CR R L Q Q L R B 0

55 o o o o i o Q Q H o o o o i o Q Q H

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57 N número de oitava

58 N número de oitava

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61 Filtro Ativo Configuração Realimentação Múltipla Multiple-Feedback Filter Y Y ( Y Y 0 3 i Y5 Y Y Y3 Y4 ) 3 4

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63 Y Y ( Y Y 0 3 i Y5 Y Y Y3 Y4 ) 3 4

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65 Filtro Elétrico - Configuração de pólo e zero

66 Y Y ( Y Y 0 3 i Y5 Y Y Y3 Y4 ) 3 4

67 Filtro Paa Faixa

68 Filtro Paa Faixa Multiple-Feedback Band-Pa Filter

69 Filtro Paa Faixa Y Y ( Y Y 0 3 i Y5 Y Y Y3 Y4 ) 3 4

70 Filtro Paa Faixa

71 Filtro Paa Faixa

72 Filtro Paa Faixa

73 Filtro Paa Faixa

74 Filtro Paa Faixa Fator de Qualidade Frequência central Faixa de Paagem f 0 R3 R π f π C RR 3 R C Q Δ R C Q 3 R R // R

75 Projeto Projete um filtro paa faixa para 750 Hz, ganho de,3 na frequência central e faixa de paagem de 78 Hz.

76 Filtro Paa Faixa Solução Determinação do fator de qualidade Q Q f Δf o Hz Hz 4,

77 Filtro Paa Faixa Epecificaçõe Parâmetro para o projeto do filtro paa-faixa Frequência central de 750 Hz Ganho de,3 na frequência central Faixa de paagem Δf 78 Hz. Fator de qualidade Q 4,.

78 Circuito do Filtro Paa-Faixa Equemático

79 Ecolhendo C 0 nf

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81 Faixa Epectral da voz humana

82 Análie Epectral

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85 Filtro paa faixa em érie Filtro Paa Faixa de Quarta Ordem

86 Filtro paa faixa em érie Fator de Qualidade Equivalente N número de filtro em érie de mema frequência central e com fatore de qualidade iguai a Q o Q T N Q 0

87 Fator de Qualidade Equivalente N Q Q o N Q,55Q o N 3 Q 3,96Q o N 4 Q 4,3Q o N 5 Q 5,6Q o Q T N Q 0

88 0 N f Δ 0 N Δf Q Q

89 Filtro Paa Baixa

90 Filtro Paa Baixa R C C R R R R C R R C C i ) ( Y Y Y Y Y Y Y Y Y i

91 3 3 0 R C C R R R R C R R C C i Filtro Paa Baixa

92 Filtro Paa Baixa

93 Ordem do Filtro Paa Baixa

94 Filtro Paa Alta R C C R C C C C C R C C i

95 Filtro Rejeita Faixa H( ) 0 i R ( L / C) j( L / C) j

96 Topologia Sallen Key

97 Filtro Paa Baixa Sallen-Key

98 Filtro Paa Baixa Sallen-Key

99 Filtro Paa Baixa Sallen-Key

100 Filtro Paa Baixa Sallen-Key

101 Filtro Paa Alta Sallen-Key

102 PASSA BAIXA PASSA ALTA PASSA FAIXA

103 Filtro Paa Faixa ) ( R R C R C R C H ) ( R R C R C R C R R H 0 0 R R Q R R C R R H

104 Filtro Ativo Multipla Realimentação Sallen-Key Y Y ( Y Y 0 3 i Y5 Y Y Y3 Y4 ) 3 4

105 Filtro Ativo Univeral

106 Filtro Ativo Univeral State ariable Filter Kerwin-Huelman-Newcomb (KHN)

107 Filtro Ativo Univeral Segunda Ordem 3 4 Filtro Paa Alta Filtro Paa Faixa Filtro Paa Baixa

108 Filtro Ativo Univeral Produz imultaneamente aída Paa-Baixa, Paa- Alta e Paa-Faixa a partir de uma imple entrada

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110 Filtro Ativo Univeral Além de produzir imultaneamente aída Paa-Baixa, Paa-Alta e Paa-Faixa permite o Controle independente do principai parâmetro do filtro: frequência de corte, fator de qualidade Q e Ganho.

111 Filtro Ativo Univeral 3 4 R C R C R R R R i 3 4 R C R C R R R C i R C R C R R R R C i Paa ALTA Paa FAIXA Paa BAIXA

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114 Topologia de Filtro Ativo ) ( Y Y Y Y Y Y Y Y Y i Multipla Realimentação Sallen-Key Filtro Univeral 3 4 R C R C R R R R i

115 Efeito do fator de qualidade Q na repota em frequência de um filtro paa baixa de egunda ordem.

116 Efeito do fator de qualidade Q na repota em frequência de um filtro paa baixa de egunda ordem.

117 Efeito do fator de qualidade Q na repota em frequência de um filtro paa baixa de egunda ordem.

118 Filtro paa baixa de egunda ordem Q / called Butterworth RMS deviation from ideal i minimum 0 High frequency roll-off of 40db/decade ince nd order low-pa filter