Roteiro 8

Roteiro no 8

Filtros Ativos
Fundação Universidade Federal de Rondônia, Núcleo de Ciência e Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica - DEE Bacharelado em Engenharia Elétrica - 5o Período - Disciplina de Eletrônica II

I. I NTRODUÇÃO Iltros Ativos são circuitos eletrônicos implementados com elementos ativos; Amp. Op., transistor TJB, transistor FET, que têm a capacidade de atuar naamplitude de um sinal quando sua freqüência muda. Esses tipos de filtros são baseados nos Filtros Passivos. [1]

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F

1 1 1 1

Gerador de Função; Fonte DC; Osciloscópio Protoboard.

IV. E XPERIMENTO A. Filtro Passa Baixa

Os Filtros Ativos possuem uma série de vantagens em relação aos Filtros Passivos: • Facilidade de projeto de filtros complexos através da associação em cascata deestágios simples. • Possibilidade de se obter grande amplificação do sinal de entrada (ganho), principalmente quando este for um sinal de nível muito baixo. • Grande flexibilidade de projeto. Por outro lado, existem algumas desvantagens dos Filtros Ativos: • Exigem fonte de alimentação. • A resposta em freqüência dos mesmos, está limitada a capacidade de resposta dos Amp. Ops. utilizados. • Não podemser aplicados em sistemas de média e alta potência (como por exemplo filtros para conversores e inversores tiristorizados, utilizados em acionamentos industriais). Os Filtros Ativos podem executar quatro tipos de funções básicas: • Passa - Baixa • Passa - Alta • Passa - Faixa • Rejeita - Faixa Neste laboratório veremos algumas dessas funções. II. O BJETIVOS Compreender o funcionamento dos filtrosativos e ter uma noção básica de como projetá-los. III. M ATERIAIS U TILIZADOS
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Figura 1.

Circuito do filtro passa baixa de segunda ordem.

Só permite a passagem de freqüência abaixo de uma freqüência determinada fc, enquanto que as freqüências superiores são atenuadas. Na figura 2 temos o gráfico do ganho x frequencia para esse filtro.

Figura 2. Curva real e ideal do gráficodo ganho em função da frequência do filtro passa baixa.

1 1 2 2 1 1 1 2

Amplificadores Operacionais - LM741C; Resistor de 300 Ω ; Resistores de 1 KΩ ; Resistores de 2,2 KΩ ; Resistores de 10 KΩ; Resistor de 56 KΩ ; Resistor de 100 KΩ ; Capacitores de 100 nF;

Na figura 1 temos um circuito passa baixa de segunda ordem. Uma boa aproximação para o cálculo deste tipo de filtro é fixar R1 = R2 = R eC1 = C2 = C. Assim a frequência de corte pode ser calculada pela equação (2). Temos aqui o filtro de "componentes iguais"com uma faixa passante de 1,586 (+4 dB) para uma rede Butterworth de segunda ordem, e este é o único ganho que faz com que o circuito funcione apropriadamente. Como o amplificador operacional opera na configuração não inversora, o resistor de realimentação, RB , deve ser 0,586vezes o valor do resistor de entrada RA de modo a se fixar o ganho em 1,586. Para projetar um filtro passa-baixas com frequência de corte de 1500 Hz proceda da seguinte maneira: 1) Fixe RA = 100 kΩ, RB deverá ser então RA .0, 586, o que nos dá RB = 58, 6kΩ, como não temos esse resistor no laboratório, utilizaremos o resistor mais próximo que é o de RB = 56kΩ. 2) Se fixarmos os capacitores em 100 nF,os resistores podem ser encontrados pela seguinte fórmula:

R = R1 = R2 =

1 2πf C

(1)

Figura 3.

Circuito de um Filtro Passa Faixa.

O que nos dá R = 1kΩ aproximadamente. A seguir temos outras relações válidas para esse circuito: fc = 1 2πRC A0 1 + (f /fc )4 (2)

B. Filtro Passa Faixa Como sabemos este circuito irá permitir a passagem do sinal em um faixa de frequência e iráatenuá-lo fora dessa faixa. Fazendo C3 = C4 = C, podemos utilizar as seguintes relações para este circuito: R5 = Q πf0 C R5 2H0 (4)

A=

(3)

Agora que já encontramos os valores dos resistores e dos capacitores, vamos ao experimento: 1) Monte o circuito da figura 1. 2) Ligue a fonte DC colocando os canais A e B em série, ajuste a tensão de ambos os canais para 15 V e conecte a saída positiva do...