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Transmissão de Sinais sem DistorçãoTransmissão de Sinais sem Distorção Sistemas Lineares Sistema: É uma Transformação que se opera em um sinal. Sinal de Entrada: Excitação x(t) Sinal de Resposta: Saída ou resposta do sistema y(t) Sistemas Lineares Para um sistema linear tem-se: Em que: M é um número inteiro e a1, ..., aM são constantes. Sistemas Lineares Invariantes no tempo Um Sistema Linear é invariante no tempo se e somente se:“ Resposta ao Impulso: h(t): resposta do sistema à função impulso [δ(t)] com condições iniciais nulas. É uma das formas de descrever um sistema. H(f): É a transformada de Fourier da resposta ao impulso. É chamada e função do sistema ou função de transferência. A resposta total y(t) é determinada utilizando o princípio da superposição, isto é, x(t) será igual à soma das respostas de todos os impulsos x()∆h(t - ) que aproxima de x(t). Assim, no limite, conforme ∆t se aproxima de zero tem-se que: Sistema causal (fisicamente realizável): h(t) = 0, t < 0 Estabilidade: entrada limitada ==> saída limitada Convolução Sistemas físicos reais: – H(f) é chamada de resposta do sistema ou função de transferência – O sistema apresenta características de um filtro. A Largura de Banda do produto de dois sinais será a soma da largura de banda de cada sinal. PROPRIEDADES Equalização Função de transferência será a combinação sistema+equalizadores = sistema que obedece os critérios de transmissão sem distorção H(w)=Ke-jwto Hequalizador(w)= Ke-jwto Hsistema Pode se escrever a função de transferência do equalizador como: Hequalizador(w)=c-1+c0e-jwto+c-1e-2jwto Equalização Generalizando para o caso de 2M+1 linha de atraso tem-se que: que corresponde a uma serie exponencial de Fourier. Hequalizador(w)=e -jwtoƩ cme -mjwto Resposta em frequencia de circuitos A analise do circuito em função da frequência é realizada através da determinação da resposta em frequência – DIAGRAMA DE BODE GANHO E FASE Outra maneira é por equações matemáticas que descrevem a relação entre a tensão de saída e entrada em função da frequência (w) – FUNÇÃO DE TRANSFERÊNCIA H(w) Resposta em frequencia de circuitos Calcule a tensão sobre o indutor e sobre o resistor de um circuito RL em serie para diferentes frequências Resposta em frequência Resolvendo as equações para as frequencia de 10 a 100krd\s O valor do modulo de H(w) é o ganho de tensão GV O ângulo de H(w) é a fase( Resposta em frequencia Para melhorarmos a escala do ganho, utilizaremos uma escala logarítmica para o ganho dB (deciBell) Assim os valores do ganho em dB para as saídas sobre o resistor e indutor são: Parâmetros 1. Freqüência de corte: 2. Banda de Passagem: 3. Banda de Transição: 4. Banda de Atenuação: 5. Atenuação máxima na banda de passagem: 6. Atenuação mínima na banda de atenuação: 7. Freqüência de ressonância. • Para um filtro LC: Característica em Freqüência dos Filtros Seletivos Ideais Parâmetros Filtros Passa Banda Largura de banda: Lb=f2-f1 Freqüência central: Fator de Qualidade de um filtro passa- banda fo= √ f1f2 Q=foLb Quando Q>10 fo≃ f 1+f 2 2 Q>1: filtro de banda estreita Q<1: filtro de banda larga Ordem de um Filtro n Filtro passivo: n= n° de indutores + n° de capacitores Filtro Ativo: n= n° de circuitos RC Quanto maior for a ordem mais complicado será o filtro Especificação dos Filtros Especificação dos Filtros A transmissão de um filtro é definida por 4 parâmetros: 1- borda na faixa de passagem: fp 2- borda na faixa de bloqueio: fs 3- máxima variação do ganho permitida na faixa de passagem: Amax 4- atenuação mínima necessária para a faixa de bloqueio: Amin Função de Transferencia H(w) Equação matemática que relaciona a tensão de saída com a de entrada (Vs/Ve). Para um filtro PB de primeira ordem. No caso de filtro passa -baixa de segunda ordem. Em que é o fator de amortecimento do filtro Função de Transferencia Determine a função de transferência para o filtro abaixo: Considere R=10 e L 10mH, calcule a frequência de corte Função de Transferência de um filtro Classificação quanto ao formato da resposta: •Bessel: faixa de passagem e de rejeição planas; região de transição suave •Butterworth: faixa de passagem e de rejeição planas; região de transição moderada •Chebyshev 1: faixa de passagem com oscilação; região de transição moderada; faixa de rejeição plana •Chebyshev 2: faixa de passagem plana; região de transição moderada; faixa de rejeição com oscilação •Eliptico: faixa de passagem e rejeição com oscilações; região de transição abrupta Função de Transferência de um Filtro Filtro Ativo de 1° Ordem Filtro Passa-Baixa Exemplo de projeto de filtros Exemplo de Projeto de FPB Filtro Ativo de 1° Ordem Filtro Passa-Alta Exemplo Filtros Passivos Passa-Baixa de 2º Ordem Analisar filtros passivos passa-baixas LC é importante devido ao fato que alguns conceitos podem explicar a resposta dos filtros ativos. Topologia Sallen Key Topologia simples para implementação de passa-baixas, passa-altas e passa-faixa Função de transferência facilmente implementada Ganho unitário ou superior na faixa de passagem Utiliza 1 AMPOP, 2 resistores e 2 capacitores para ordem 2 Estrutura básica: Topologia Sallen Key Função de transferência genérica (considerando AMPOP ideal): Escolhendo-se adequadamente as impedâncias implementa-se facilmente passa-baixas, passa-altas e passa-faixa com resposta do tipo Bessel, Butterworth, Chebyshev, etc. Topologia Sallen Key Sallen Key- Passa Baixa A frequência de corte fc do filtro é dada por: •O fator de qualidade Q do filtro é dado por: Topologia Sallen Key – Passa Baixa •Passa Baixas: •Onde ➔A função de transferência no domínio da frequência é: Sallen Key- Passa Baixa A função de transferência no domínio da frequência fica: O fator de qualidade Q determina o formato da resposta do filtro: Bessel: Q=0,5 Butterworth: Q=0,707 Chebyshev: Q>0,707 Topologia SallenKey – Passa Alta Passa Altas A Função de transferência no domínio da frequência é: Topologia Sallen Key- Passa Alta A frequência de corte fc filtro é da por: O fator de qualidade Q do filtro é dado por: Slide 1 Slide 2 Slide 3 Slide 4 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10 Slide 11 Slide 12 Slide 13 Slide 14 Slide 15 Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23 Slide 24 Slide 25 Slide 26 Slide 27 Slide 28 Slide 29 Slide 30 Slide 31 Slide 32 Slide 33 Slide 34 Slide 35 Slide 36 Slide 37 Slide 38 Slide 39 Slide 40
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