Buscar

TAREFA 2 UNIDADE

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 3, do total de 8 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 6, do total de 8 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO 
PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS 
BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
EDNARDO ÉDSON LUCENA E LIMA 
 
PROJETO DE UM FILTRO ATIVO PASSA BANDA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CARAÚBAS - RN 
2023
EDNARDO ÉDSON LUCENA E LIMA 
 
 
 
 
 
PROJETO DE UM FILTRO ATIVO PASSA BANDA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório apresentado à disciplina de Circuitos 
Elétrônicos II do Curso de Engenharia Elétrica da 
Universidade Federal Rural do Semi-Árido, 
campus Caraúbas, como requisito para aprovação 
na referida disciplina. 
 
Docente: 
Prof. Dr. Francisco De Assis Brito Filho 
 
 
 
 
CARAÚBAS - RN 
2023
SUMÁRIO 
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................... 4 
2 REFERENCIAL TEÓRICO .................................................................... 5 
3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL .................................................. 6 
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ............................................................ 7 
5 CONCLUSÕES .......................................................................................... 8 
5 REFERÊNCIAS ........................................................................................ 9 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
1 INTRODUÇÃO 
Este relatório descreve o dimensionamento de um filtro ativo passa-banda com 
uma frequência central de 100 kHz e uma banda passante de 80 kHz. Para a realização 
deste projeto foi utilizado o amplificador operacional LM741, este componente 
amplamente reconhecido foi escolhido por sua versatilidade e eficiência em aplicações 
de filtragem ativa. Podendo assim abordar detalhadamente o projeto do filtro, incluindo 
os parâmetros de projeto, a teoria por trás do funcionamento do LM741 como 
amplificador operacional. Além disso, serão apresentados resultados práticos, incluindo 
a análise de frequência, para avaliar a eficácia do filtro projetado. 
 
2 REFERENCIAL TEÓRICO 
A base teórica deste relatório tem como fundamento o renomado livro 
"Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos" de Robert L. Boylestad, que é 
amplamente reconhecido e respeitado no campo da eletrônica. Este livro proporciona uma 
abrangente compreensão de dispositivos eletrônicos e circuitos, abordando tópicos como 
amplificadores operacionais, filtros ativos e diversos outros conceitos essenciais. Dentro 
do contexto deste projeto, que envolve a criação de um filtro passa-banda utilizando o 
amplificador operacional LM741, na qual por meio do seu Datasheet, retiraremos 
parâmetros necessários. 
• Amplificadores Operacionais (Op-Amps): O trabalho de Boylestad oferece uma 
sólida base para a compreensão dos amplificadores operacionais, detalhando suas 
características, configurações de pinagem típicas e uma ampla gama de 
aplicações. Um amplificador operacional, como o LM741, é um componente de 
suma importância em muitos circuitos eletrônicos devido à sua alta impedância 
de entrada, elevado ganho de tensão e baixa impedância de saída. 
• Filtros Ativos: O livro explora os princípios fundamentais dos filtros ativos, 
elucidando como esses dispositivos podem ser empregados para selecionar 
frequências específicas de um sinal de entrada. Os filtros ativos têm a capacidade 
de amplificar as frequências desejadas enquanto atenuam as indesejadas. Isso 
assume especial relevância no projeto do filtro passa-banda, cujo objetivo é 
5 
 
permitir a passagem de frequências em torno de uma frequência central 
predefinida. 
• Projeto de Filtros Ativos: O livro traz além da teoria de filtros, exemplos práticos 
de como os projetar, englobando os parâmetros de projeto, cálculos de 
componentes e características de resposta em frequência. Os filtros passa-banda 
são analisados em detalhes, incluindo a seleção adequada de componentes para 
atender às especificações de frequência central e largura de banda desejadas. 
• Amplificador Operacional LM741: No Datasheet do LM741, explica suas 
características, limitações e aplicações típicas. Isso engloba informações sobre a 
disposição dos pinos, polarização, ganho e resposta em frequência do LM741, 
aspectos cruciais para o desenvolvimento do filtro passa-banda. 
 
3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
Este procedimento experimental tem como objetivo realizar simulações e análises 
práticas de um filtro passa banda ativo usando um ambiente de simulação. O 
procedimento tem apenas a análise AC Sweep, porém necessita do dimensionamento do 
dos elementos resistivos e/ou capacitivos por meio das equações dispostas pelo livro 
referencial Boylestad. 
Pela teoria dos filtros ativos, um filtro passa banda é composto pela junção de dois 
filtros, um passa altas e em série um passa baixas. Dito isso, a escolha do ampop LM741 
como elemento ativo do sistema, é feita cuidadosamente para que atenda todos os 
requisitos de ganho e frequência do sistema. A partir daí podemos começar o 
dimensionamento dos resistores arbitrando valores para os capacitores, pois como os 
valores comerciais de capacitâncias são mais restritos, ficamos livres para associar 
resistências se necessário para a obter os valores calculados. 
Para o dimensionamento, as frequências de corte foram calculadas a partir da 
frequência central e da Banda passante. 
𝑓𝑓𝑐𝑐𝑐𝑐 = 100𝑘𝑘𝐻𝐻𝑧𝑧 − 
80𝑘𝑘𝐻𝐻𝑧𝑧
2
= 60𝑘𝑘𝐻𝐻𝑧𝑧 
𝑓𝑓𝑐𝑐ℎ = 100kHz + 80𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘
2
= 140𝑘𝑘𝐻𝐻𝑧𝑧 
6 
 
A partir daí começamos a calcular o valor das resistências para os filtros, 
arbitrando valores para as capacitâncias. 
• C1= 6nF; 
• C2= 5nF; 
Com isso, foi calculado as resistências dos filtros RC ativos: 
𝑅𝑅 = 
1
2 ∗ 𝜋𝜋 ∗ 𝑓𝑓 ∗ 𝑐𝑐 
 
𝑅𝑅1 = 
1
2 ∗ 𝜋𝜋 ∗ 60 000 ∗ 6𝑥𝑥10−6
= 470Ω 
 
𝑅𝑅2 = 
1
2 ∗ 𝜋𝜋 ∗ 140 000 ∗ 5𝑥𝑥10^ − 6 
= 220Ω 
 
 Em seguida deu-se início da simulação do circuito por meio da ferramenta 
Multisim. 
 
 Com os dois filtros totalmente dimensionados e seus AmpOps polarizados 
devidamente, as análises AC puderam ser realizadas. 
 
7 
 
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Feita a simulação AC Sweep do circuito em questão, os seguintes gráficos foram 
obtidos: 
 
 
Pelo gráfico apresentado em diagrama de Bode, percebe-se que a filtragem do 
sinal está sendo feita de forma satisfatória, representando assim o que acontece na prática 
quando utiliza-se filtros em determinadas aplicações. 
 
5 CONCLUSÕES 
 O projeto e implementação do filtro ativo passa-banda utilizando o amplificador 
operacional LM741 como componente principal, demonstrou-se uma empreitada bem-
sucedida na busca por soluções eletrônicas avançadas para filtragem de sinais. 
 O filtro passa-banda desenvolvido mostrou-se capaz de atender às especificações 
desejadas, permitindo a passagem eficaz de sinais na faixa de frequência de interesse, em 
torno dos 100 kHz, enquanto atenuava eficientemente as frequências fora dessa banda. 
As medidas de desempenho e as análises de frequência confirmaram a eficácia do filtro 
8 
 
na obtenção de respostas em frequência adequadas, evidenciando sua utilidade em 
diversas aplicações práticas. 
 
 
 
6 REFERÊNCIAS 
BOYLESTAD, R., NASHELSKY, L. Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos, 
11a ed, Prentice-Hall do Brasil, 2013. 
 
RAZAVI, B.; SOUZA, J. R. (trad) (rev). Fundamentos de microeletrônica. 1ª ed. Rio de 
Janeiro: LTC, 2010. 
 
LM741 Ficha técnica (PDF) - Seoul Semiconductor (TI). ALLDatasheet.com. 
Disponível em: < https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-
pdf/view/198081/SEOUL/LM741.html>. Acesso em 19 de set de 2023 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
	SUMÁRIO
	1 INTRODUÇÃO
	2 REFERENCIAL TEÓRICO
	3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
	4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
	5 CONCLUSÕES
	6 REFERÊNCIAS