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9/6/2009 1 SEL – 0203 Princípios de Eletrônica Professor: João Bosco Augusto London Junior E-mail: jbalj@sel.eesc.usp.br FILTRAGEM ANALÓGICA ¾ Fornecer uma visão global dos diferentes tipos de filtros no processamento de sinais ¾ Espectro de um sinal Espectro de um Sinal Espectro de um sinal é a sua decomposição numa escala de amplitude versus freqüência Como normalmente o espectro de um sinal considera uma faixa de freqüência larga, trabalha-se com Escalas Logarítmicas Normalmente a Indústria utiliza uma escala em Decibéis, nos seus gráficos de freqüência Decibel (dB) Resulta do fato de que a potência e níveis de áudio são relacionados em base logarítmica Um aumento do nível de potência de 4W Î 16W não resulta num aumento do nível de áudio por um fator 4 (16/4); o aumento será de um fator “2”, resultando da potência associada ao número 4, isto é: (4)2 = 16 Assim: ΔP = 4W para 64W, o nível de áudio será de um fator “3”, pois: (4)3 = 64 Em termos logarítmicos temos: Em razão disso padronizou-se o Bel (B) 4log 64 3= Espectro de um Sinal Bel (B) – definido pela seguinte equação Relaciona os níveis de potência (Ps – saída, Pe – entrada) 10log PsG belPe= Em razão de a unidade Bel produzir números muito pequenos, definiu-se: Decibel (dB) As especificações de equipamentos eletrônicos de comunicação (amplificadores, microfones, etc.) são normalmente dadas em decibéis 1010 log PsG dBPe= 9/6/2009 2 Espectro de um Sinal Decibel (dB) Decibel é uma medida da diferença de amplitude entre 2 níveis de 1010 log PsG dBPe= ç p potência Entre níveis de tensão temos: Essa última relação recebe o nome de Ganho de Tensão em decibéis 1020 log VsG dBVe= Filtros Analógicos ¾ O conceito de filtro está sempre relacionado a remoção de alguma porção indesejada de um todo ¾ Um filtro elétrico é um quadripolo capaz de atenuar determinadas freqüências do espectro do sinal de entrada e permitir a passagem das demais Filtros Analógicos Largamente utilizado em eletrônica, pois todo circuito eletrônico está sujeito a ruídos e interferências Ruído: perturbação de caráter aleatório gerado pelo próprio circuito ¾ Baixa amplitude ¾ Desde freqüências fracionais até centenas de GHz Interferência : perturbações que geralmente chegam ao circuito de interesse via ondas eletromagnéticas ou pela própria rede de alimentação (gerada fora do circuito) ¾ Faixa de 60 a 120 Hz(geralmente) Filtros Analógicos Com o avanço da microeletrônica os filtros elétricos constituem uma área de interesse geral nos sistemas de comunicação, controle e mediçãocomunicação, controle e medição Os filtros podem hoje ser implementados com diferentes tecnologias, dando origem a uma gama variada de tipos de filtros, sendo os mais usuais os filtros RC-ativos, os filtros digitais e filtros com capacitores comutados 9/6/2009 3 Os filtros podem ser classificados sob 3 aspectos: Quando à tecnologia empregada filtros passivos: filtros ativos filtros digitaisg Quando à função executada Filtro passa baixa(PB) Filtros passa-alta (PA) Filtros passa-faixa (PF) Filtro rejeita –faixa (RF) Quando à função resposta utilizada Butterworth Chebyshev Bessel Quando à tecnologia empregada Filtros Passivos: construídos apenas com elementos passivos (resistor, capacitor,indutor) Filt Ati t íd l l t Filtros Ativos: construídos com alguns elementos passivos associados a elementos ativos (válvulas, transistores ou amplificadores operacionais) Filtros Digitais: utilizam elementos digitais Quando à função executada Filtro Passa Baixa (PB) – Só permite a passagem de freqüências abaixo de uma freqüência determinada “fc” (freqüência de corte). As freqüências superiores são atenuadasatenuadas Curva Resposta: 0 fcs 0dB f ( )VsG dBVe= Faixa de passagem Região de atenuação 3dB− - Ideal - Real Quando à função executada Filtro Passa Alta (PA) – Só permite a passagem de freqüências acima de uma freqüência determinada “fc” (freqüência de corte). As freqüências inferiores são atenuadasatenuadas Curva Resposta: 0 fci 0dB f ( )VsG dBVe= Faixa de passagemRegião de atenuação 3dB− - Ideal - Real 9/6/2009 4 Quando à função executada Filtro Passa Faixa (PF) – Só permite a passagem de freqüências situadas numa faixa delimitada por uma freqüência de corte inferior (fci) e outra superior (fcs). As freqüências abaixo de “fci” e acima de “fcs” sãofreqüências abaixo de fci e acima de fcs são atenuadas Curva Resposta: fc Xc π2 1= fci ffcs ( )VsG dBVe= 3dB− 0dB - Ideal -Real -f0 = freqüência central Faixa de passagem Região de atenuação f0 Quando à função executada Filtro Rejeita Faixa (RF) – Só permite a passagem de freqüências situadas acima de uma freqüência de corte inferior (fci) ou abaixo de uma freqüência de corte superior (fcs). A faixa de freqüência delimitada por “fci” e “fcs” é atenuada Curva Resposta: - Ideal - Real fcs ffci ( )VsG dBVe= 3dB− 0dB Faixa de passagem Região de atenuação f0 Quando à função resposta utilizada Butterworth – faixa de passagem mais plana Chebyshev – transição mais abrupta Bessel melhor resposta quando se trabalha com um Bessel – melhor resposta quando se trabalha com um atraso de tempo Vale destacar que, embora os três filtros possuem características diferentes, suas aparências gerais são similares. Isto é, vão possuir os mesmos elementos, porém com valores diferentes Quando à função resposta utilizada Butterworth – faixa de passagem mais plana 9/6/2009 5 Quando à função resposta utilizada Chebyshev – transição mais abrupta SEL – 0203 Princípios de Eletrônica Professor: João Bosco Augusto London Junior E-mail: jbalj@sel.eesc.usp.br
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