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.
Análie de Circuito Domínio do tempo Equaçõe diferenciai e integrai Domínio da frequência Tranformada de Laplace Tranformada de Fourier
Fourier motrou que: Qualquer função periódica pode er decompota como uma oma de eno e coeno.
Síntee Compoição Análie Decompoição
n n n n T x n b T x n a a x f 0 in co ) ( π π
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)
Combinando inai de frequência ditinta
Geração de inai complexo a partir de enóide
Compoição de Sinai
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
São comumente aceito como limite da percepção humana em freqüência a região do epectro entre 0 e 0.000 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).
Nota muicai e frequência produzida por um piano A frequência da nota muicai ão determinada pela relação f f o
Síntee Epectral x Análie Epectral
Síntee Epectral Análie Epectral
Síntee Epectral Análie Epectral
CIRCUITO SOMADOR
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) ]
Multiplicador Analógico
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.
Claificação e Simbologia Paa-baixa Paa-alta Paa-faixa Rejeita-faixa
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.
Funcionalidade de um filtro elétrico Um filtro elétrico é um circuito capaz de eparar alguma frequência de outra quando miturada. filtragem
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
Filtro Elétrico Paivo (R, L, C) Ativo (R, L, C Dipoitivo Ativo) Dipoitivo Ativo Produz Ganho Tranitor, Amplificador Operacional
Função de Tranferência Diagrama de Bode Hendrik Wade Bode Engenheiro americano (905-98) Pioneiro da moderna teoria de controle
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
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
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
H ( j) jcr j o
Uma oitava: Uma decada: H ( o o j ) 0log 0 0 o H ( j) 6dB H ( j) 0dB
Repota em frequência N filtro paa baixa em érie 0 RC Frequência de corte individual N C 0 Frequência de corte total
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
Ordem do Filtro
Filtro Paa-Faixa Ideal x Real IDEAL REAL
Seletividade Seletividade é a propriedade que o circuito poui em ditinguir, num dado epectro de frequência, uma determinada frequência em relação à demai.
Fator de Qualidade Q
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.
H ( ) o ( ) ( ) i R L R L LC
LC L R L R H i o ) ( ) ( ) ( L R Q 0 LC 0 LC 0 0 0 0 ) ( ) ( ) ( Q Q H i o
Parâmetro do filtro paa faixa
LC L R L R H i o ) ( ) ( ) ( L R Q 0 LC 0 LC 0 0 0 0 ) ( ) ( ) ( Q Q H i o
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
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
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
Repota em frequência do filtro paa faixa
o o o o i o Q Q H LC L R L R H o i o
LC L R L R LC L R L R 0 B CR R L Q 0 0 0 Q L R B 0
o o o o i o Q Q H o o o o i o Q Q H
N número de oitava
N número de oitava
Filtro Ativo Configuração Realimentação Múltipla Multiple-Feedback Filter Y Y ( Y Y 0 3 i Y5 Y Y Y3 Y4 ) 3 4
Y Y ( Y Y 0 3 i Y5 Y Y Y3 Y4 ) 3 4
Filtro Elétrico - Configuração de pólo e zero
Y Y ( Y Y 0 3 i Y5 Y Y Y3 Y4 ) 3 4
Filtro Paa Faixa
Filtro Paa Faixa Multiple-Feedback Band-Pa Filter
Filtro Paa Faixa Y Y ( Y Y 0 3 i Y5 Y Y Y3 Y4 ) 3 4
Filtro Paa Faixa
Filtro Paa Faixa
Filtro Paa Faixa
Filtro Paa Faixa
Filtro Paa Faixa Fator de Qualidade Frequência central Faixa de Paagem f 0 R3 R π f π C RR 3 R C Q 0 3 0 Δ R C Q 3 R R // R
Projeto Projete um filtro paa faixa para 750 Hz, ganho de,3 na frequência central e faixa de paagem de 78 Hz.
Filtro Paa Faixa Solução Determinação do fator de qualidade Q Q f Δf o 750 78 Hz Hz 4,
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,.
Circuito do Filtro Paa-Faixa Equemático
Ecolhendo C 0 nf
Faixa Epectral da voz humana
Análie Epectral
Filtro paa faixa em érie Filtro Paa Faixa de Quarta Ordem
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
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
0 N f Δ 0 N Δf Q Q
Filtro Paa Baixa
Filtro Paa Baixa 3 3 0 R C C R R R R C R R C C i 4 3 4 3 5 3 0 ) ( Y Y Y Y Y Y Y Y Y i
3 3 0 R C C R R R R C R R C C i Filtro Paa Baixa
Filtro Paa Baixa
Ordem do Filtro Paa Baixa
Filtro Paa Alta 4 3 5 4 3 4 3 5 4 0 R C C R C C C C C R C C i
Filtro Rejeita Faixa H( ) 0 i R ( L / C) j( L / C) j
Topologia Sallen Key
Filtro Paa Baixa Sallen-Key
Filtro Paa Baixa Sallen-Key
Filtro Paa Baixa Sallen-Key
Filtro Paa Baixa Sallen-Key
Filtro Paa Alta Sallen-Key
PASSA BAIXA PASSA ALTA PASSA FAIXA
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
Filtro Ativo Multipla Realimentação Sallen-Key Y Y ( Y Y 0 3 i Y5 Y Y Y3 Y4 ) 3 4
Filtro Ativo Univeral
Filtro Ativo Univeral State ariable Filter Kerwin-Huelman-Newcomb (KHN)
Filtro Ativo Univeral Segunda Ordem 3 4 Filtro Paa Alta Filtro Paa Faixa Filtro Paa Baixa
Filtro Ativo Univeral Produz imultaneamente aída Paa-Baixa, Paa- Alta e Paa-Faixa a partir de uma imple entrada
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.
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 3 4 3 R C R C R R R R C i Paa ALTA Paa FAIXA Paa BAIXA
Topologia de Filtro Ativo 4 3 4 3 5 3 0 ) ( 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
Efeito do fator de qualidade Q na repota em frequência de um filtro paa baixa de egunda ordem.
Efeito do fator de qualidade Q na repota em frequência de um filtro paa baixa de egunda ordem.
Efeito do fator de qualidade Q na repota em frequência de um filtro paa baixa de egunda ordem.
Filtro paa baixa de egunda ordem Q / 0.707 called Butterworth RMS deviation from ideal i minimum 0 High frequency roll-off of 40db/decade ince nd order low-pa filter