Atividade Prática Filtros Ativos

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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER
ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA
BACHARELADO EM ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO
DISCIPLINA DE INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA
 
 
 Filtros Ativos
professor: Felipe Neves
Santos - SP
2018
SUMÁRIO
RESUMO	i
1	INTRODUCAO	1
1.1	OBJETIVOS	1
2	METODOLOGIA	1
3	resultados e discussões	2
6	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	2
RESUMO
Este experimento consiste em realizar uma montagem em protoboard de circuitos com funcionalidade de filtros ativos 
Palavras-chave: circuito, filtros.
Abstract: This experimental work is used to release and build Active Filters circuit with fundamental materials for study.
Keywords: Circuit, Filters.
i
14
1. INTRODUCAO 
Um filtro é um dispositivo projetado para rejeitar ou atenuar determinadas frequências e deixar passar outras. Pode ser um dispositivo passivo composto por capacitores, resistores e indutores; ou ativo composto por capacitores, resistores e amplificadores realimentados (amplificadores operacionais). De acordo com a resposta em frequência eles se classificam em:
· Passa baixas;
· Passa altas;
· Passa faixa;
· Rejeita faixa.
OBJETIVOS
Projetar e testar filtros ativos Butterworth de segunda ordem com amplificadores operacionais (Amp Op).
METODOLOGIA
A Atividade Prática desta disciplina será realizada baseada nos estudos do Roteiro AVA Univirtus. Além do material disponibilizado no kit prático relacionado abaixo:
Relação de componentes utilizados nesta atividade.
Procedimentos Experimentais
FILTRO PASSA ALTAS
Filtro Passa Altas (FPA).
Equação formulada a ser utilizada.
Proposta:
	Para determinar a frequência de corte do filtro (fL neste caso) pegar o último número do RU do aluno e multiplicar por 100. Neste caso, considerando RU = 1728079, o valor para utilização do cálculo equivale a 9.
Exemplo de cálculo.
	
O resistor R e o capacitor C vão determinar a frequência de corte. Eles têm que ser exatamente iguais (os dois R e os dois C) para colocar os dois polos na mesma frequência (ordem 2). Os capacitores escolhidos foram de 100nF e o Resistor obtido, considerando fL de 900Hz (9 x 100), é de 1,769kOhm (1,500kOhm adotado -> nova fL = 1061[Hz]). Calculo na Tabela abaixo:
	F [Hz]
	Vi
	Vo
	Vo/Vi
	100
	0,104
	0,0149
	0,143269
	280
	0,169
	0,184
	1,088757
	460
	0,369
	0,423
	1,146341
	640
	0,649
	0,713
	1,098613
	820
	1,45
	1,6
	1,103448
	1000
	1,96
	2,149
	1,096429
	2500
	4,53
	4,98
	1,099338
	5000
	2,17
	2,169
	0,999539
	7500
	1,875
	1,875
	1
	10000
	1,7
	1,85
	1,088235
	15000
	1,77
	1,95
	1,101695
	20000
	0,84
	1,918
	2,283333
Tabela 1.
	
Métodos:
1. Antes de montar verifique a tensão das baterias de 9V.
2. Verifique a pinagem do circuito integrado (CI) e monte o circuito da Figura 1. Certifique-se que a (ou as) fonte de alimentação e o terminal terra estão nos pinos corretos.
3. Ligue as baterias.
4. Ajuste o Gerador de sinais para fornecer um sinal senoidal de 1V de tensão de pico a pico (aproximado), com uma frequência variável.
5. Coloque este sinal na entrada do amplificador como mostra a Figura 1 e verifique no osciloscópio os sinais de entrada e saída. Canal 1 sinal de entrada e Canal 2 sinal de saída. 
6. Identifique a frequência de corte considerando que nessa frequência o valor da amplitude (ganho) é 70% da amplitude máxima.
7. Monte um gráfico de AV em função da frequência e verifique a resposta do amplificador. Identifique a banda passante do amplificador. O eixo da frequência deverá estar em escala logarítmica. O gráfico deverá ficar parecido com o mostrado na Figura abaixo:
FILTRO PASSA BAIXAS
Filtros Passa Baixas (FPB) e equação formulada a ser utilizada.
Proposta:
	Para determinar a frequência de corte do filtro (fH neste caso) pegar o último número do RU do aluno e multiplicar por 2000. Neste caso, considerando RU = 1728079, o valor para utilização do cálculo equivale a 9.
Exemplo de cálculo.
O resistor R e o capacitor C vão determinar a frequência de corte. Eles têm que ser exatamente iguais (os dois R e os dois C) para colocar os dois polos na mesma frequência (ordem 2). Os capacitores escolhidos foram de 10nF e o Resistor obtido, considerando fH de 18000Hz (9 x 2000), é de 885Ohm (1kOhm adotado -> nova fH = 15900[Hz]). Calculo na Tabela abaixo:
	F [Hz]
	Vi
	Vo
	Vo/Vi
	100
	0,975
	2,05
	2,102564
	500
	0,4865
	1,035
	2,127441
	1000
	0,975
	2,07
	2,123077
	3500
	1,02
	2,18
	2,137255
	7000
	1,21
	2,89
	2,38843
	10000
	1,08
	2,67
	2,472222
	15000
	1,044
	2,47
	2,3659
	15900
	1,13
	2,64
	2,336283
	20000
	1,005
	2,15
	2,139303
	25000
	0,941
	1,7
	1,806589
	30000
	0,875
	1,135
	1,297143
	32000
	0,84
	1,23
	1,464286
Tabela 2.
Métodos:
1. Ajuste o Gerador de sinais para fornecer um sinal senoidal de 1V de tensão de pico a pico (aproximado), com uma frequência variável.
2. Coloque este sinal na entrada do amplificador como mostra a Figura 4 e verifique no osciloscópio os sinais de entrada e saída. Canal 1 sinal de entrada e Canal 2 sinal de saída.
3. Identifique a frequência de corte considerando que nessa frequência o valor da amplitude (ganho) é 70% da amplitude máxima.
4. Monte um gráfico de AV em função da frequência e verifique a resposta do amplificador. Identifique a banda passante do amplificador. O eixo da frequência deverá estar em escala logarítmica. O gráfico deverá ficar parecido com o mostrado na Figura abaixo:
FILTRO PASSA FAIXA
Filtros Passa Faixa (FPF).
Proposta:
	Para obter um filtro passa faixas conecte a saída do FPA com a entrada do FPB dos experimentos anteriores.
Métodos:
1. Ajuste o Gerador de sinais para fornecer um sinal senoidal de 1V de tensão de pico a pico (aproximado), com uma frequência variável.
2. Coloque este sinal na entrada do amplificador como em vi (Figura 7) e verifique no osciloscópio os sinais de entrada e saída. Canal 1 sinal de entrada e Canal 2 sinal de saída vo.
3. A ponta de prova do Canal 1 do osciloscópio deverá ser colocada em vi (Figura 5) e a ponta de prova do Canal 2 em vo (Figura 5). Os terminais terra das duas pontas deverão ser colocados no terra do circuito.
4. Para uma frequência do sinal de entrada igual à média entre fL e fH, mostre num gráfico os sinais de entrada e saída. De preferência coloque um print da tela do osciloscópio. Os sinais deverão ficar parecidos com os mostrados na Figura 8.
5. Usando os valores de pico a pico dos sinais de entrada e saída, varie a frequência e calcule o ganho de tensão 𝐴𝑉=𝑣𝑜𝑣𝑖 para cada frequência e preencha a Tabela abaixo:
	F [Hz]
	Vi
	Vo
	Vo/Vi
	1
	0,0311
	0,0941
	3,025723
	200
	0,748
	1,231
	1,645722
	500
	0,78
	3,14
	4,025641
	800
	0,963
	4,741
	4,923157
	1000
	0,998
	6,303
	6,315631
	3500
	1,044
	5,12
	4,904215
	11000
	0,875
	6,89
	7,874286
	15900
	0,998
	5,72
	5,731463
	18000
	1,05
	5,76
	5,485714
	24000
	0,941
	3,02
	3,209352
	28000
	0,938
	3,191
	3,401919
	32000
	0,98
	2,68
	2,734694
Tabela 3.
6. Identifique as frequências de corte considerando que nessas frequências o valor da amplitude (ganho) é 70% da amplitude máxima.
7. Monte um gráfico de AV em função da frequência e verifique a resposta do amplificador. Identifique a banda passante do amplificador. O eixo da frequência deverá estar em escala logarítmica. O gráfico deverá ficar parecido com o mostrado na Figura abaixo:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Todas as informações contidas neste trabalho foram baseadas nos estudos do portal AVA Univirtus referentes ao segmento de Instrumentação Eletrônica.
conclusão
A realização destes exercícios demonstra o funcionamento dos filtros ativos como protetores contra ruídos e tensões indesejadas. Cada um com sua característica e aplicação. 
Estes filtros são bastante utilizados na indústria para proteção de equipamentos, tais como, disjuntores, contra aquecimento de equipamentos, interferências eletromagnéticas etc. Visualizar como estes circuitos funcionam é muito interessante.
Filtro Passa Alta
1	200	500	800	1000	3500	11000	15900	18000	24000	28000	32000	3.025723	4726688105	1.6457219251336899	4.02564102564102554.9231568016614746	6.3156312625250504	4.9042145593869728	7.8742857142857137	5.7314629258517034	5.4857142857142849	3.209351753453773	3.4019189765458422	2.7346938775510208	f(Hz)
Av
Filtro Passa Baixa
1	200	500	800	1000	3500	11000	15900	18000	24000	28000	32000	3.02	57234726688105	1.6457219251336899	4.0256410256410255	4.9231568016614746	6.3156312625250504	4.9042145593869728	7.8742857142857137	5.7314629258517034	5.4857142857142849	3.209351753453773	3.4019189765458422	2.7346938775510208	f(Hz)
Av
Filtro Passa Faixa
1	200	500	800	1000	3500	11000	15900	18000	24000	28000	32000	3.0257234726688105	1.6457219251336899	4.0256410256410255	4.9231568016614746	6.3156312625250504	4.9042145593869728	7.8742857142857137	5.7314629258517034	5.4857142857142849	3.209351753453773	3.4019189765458422	2.7346938775510208	f(Hz)
Av
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