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Filtros - Decibel O decibel (dB) é uma unidade logarítmica usada par relacionar duas grandezas (potencia elétrica, potencia sonora, tensão, corrente, etc). quadripolo Ve AV Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Ed. Erica VS Ganho de Tensão do Quadripolo AV Vs Ganho de tensão Ve Ex: Ve=1V Ou em decibeis No exemplo: AV Vs=10V AV ( dB ) 20 . log AV ( dB ) 20 . log Vs 10 V 10 1V ( dB ) Ve 10 V 20 . log 10 20 dB 1V Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Ed. Erica Exemplos: Determinar o ganho (Vs/Ve) e em dB AV 0,02V AV 4V 200 0 ,02 V AV ( dB ) 20 . log 200 46 dB Se Av(dB) > 0 haverá amplificação Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Ed. Erica 4V AV 10V AV 0 , 2V 0,02 10 V AV ( dB ) 20 . log 0,02 34 dB Se Av(dB) < 0 haverá atenuação Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Ed. Erica 0,2V AV Ve=5V AV 5V 1 5V A V ( dB ) 20 . log 1 0 dB Se Av(dB) = 0 saída =entrada Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Ed. Erica Vs=5V Filtros Passivos São construídos com resistores, capacitores e indutores. A saída nunca será maior do que a entrada Filtros Passa Altas (FPA ) Ideal Real 1 Ve Vs fCi=frequencia de corte inferior f < fci Vs=0, para f>=fci Vs=Ve (caso Ideal) Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Ed. Erica Filtros Passa Baixas (FPB) Ideal Real 1 Ve Vs f < fcs Vs=Ve, para f>=fcs Vs=0 Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Ed. Erica Filtro Passa Faixa (FPF) Filtro Rejeita Faixa (FRF) Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Ed. Erica Filtro Passa Altas R VS ( j ) R G ( j ) VS Ve R R 1 c 1 1 j C é frequencia R .C j C Que desenvolvendo resulta.................. Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Ed. Erica .V e ( j ) de corte Modulo do Ganho AV Vs Ve Fase do Ganho 1 fc 1 f fase _ do _ ganho arctg 2 f FC=FREQUENCIA DE CORTE=1/2.PI.R.C AV ( dB ) 20 . log fc 1 fc 1 f 2 Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Ed. Erica Gráfico do Ganho 1. Se f tende para zero então a relação fc / f tende para infinito logo na expressão acima o Ganho tende para zero. AV Vs 1 Ve 0 fc 1 f 2 AV 2. Se f = 0,1.fc AV Vs Ve 1 fc 1 0,1 f c 2 1 101 1 Vs Ve 1 fc 1 0,1 f c 0,1 10 Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Ed. Erica 2 AV=20log0,1=-20dB AV 3. Se f = 0,01.fc Vs 1 Ve 1 fc 1 0,01 f c 2 1 0,01 100 1001 AV=20log0,01=-40dB 4. Se f = fc AV Vs Ve 5. Se f tender para infinito 1 fc 1 fc 2 AV 1 AV=20log0,707=-3dB 0,707 2 Vs Ve 1 f 1 c f Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Ed. Erica 1 2 AV ( dB ) 0 VS/Ve Curva de Resposta em Freqüência do Ganho 1 0,707 0 20.logVs/Ve 0dB -3dB f fc fc/100 fc/10 fc f 20dB/decada Aproximação por trechos de retas -20dB -40dB Curva real Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Ed. Erica Fase do Ganho Fase do Ganho (Vs/Ve) 900 fase _ do _ ganho arctg fc f 450 00 fc Corrente Analise de Circuitos em Alternada - Ed. Erica f Exemplo 1: Dado o circuito preencher a tabela AV Vs 1 Ve fc 1 f AV ( dB ) 20 . log c 1 1 R .C 3 6 10 rd / s 1 . 6 KHz 500 1 fc 1 f 4 10 . 0,1 . 10 2 f(Hz) 16 160 1K Z(Ohms) 99527 10002 3338 1880 1410 1132 I(mA) 0,1 1 3 5,3 7 8,8 VR(V) 0,1 1 3 5,3 7 8,8 Av(Vs/Ve) 0,01 0,1 0,3 0,53 0,7 0,88 20.logAv Exemplo Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Ed. Erica 1,6K 3K 2 Exemplo2: Dado o circuito pedem-se: a) freqüência de corte (fc) b) Esboçar a Curva de resposta em frequencia (Ganhoxf) para os valores: 0,5KHz, 0,9KHz, 3KHz, 10KHz, 20KHz, 30KHz. c) Calcular o valor da saída para uma entrada de 10Vpp e f=1KHz Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Ed. Erica Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Ed. Erica Filtro Passa Baixas Modulo do Ganho AV Vs Ve AV ( dB ) 20 . log Fase do Ganho fase _ do _ ganho arctg f fc Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Ed. Erica 1 f 1 f c 2 1 f 1 f c 2 Gráfico do Ganho 1. Se f = 0 (ou tende para zero) então a relação f / fc tende para zero logo AV 2. Se f = 10.fc 3. Se f = 100.fc Vs 1 Ve 1 f 1 fc AV AV Vs Ve Vs Ve 2 1 10 . f c 1 fc 2 1 100 . f c 1 fc 0,1 100 2 1 1 0,01 1000 Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Ed. Erica AV=20log0,1=-20dB AV=20log0,01=-40dB 4. Se f = fc AV Vs Ve 5. Se f tender para infinito 1 f 1 c fc 1 2 AV 0,707 AV=20log0,707=-3dB 2 Vs Ve 1 f 1 fc Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Ed. Erica 0 2 Curva de Resposta em Freqüência do Ganho Vs/Ve 1 0,707 0,1 f 20.logVs/Ve 0dB -3dB fc 10.fc fc 10.fc f 20dB/decada Aproximação -20dB Curva real Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Ed. Erica Exemplo; Dado o circuito pedem-se: a) freqüência de corte (fc) b) Calcular o ganho em dB para as frequencias: 0,5kHz, 1kHz, 3kHz, 10kHz, 20kHz, 30kHz. c) Calcular o valor da saída para uma entrada de 10Vpp e f=10KHz Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Ed. Erica Filtro Como Separador de Sinais É a aplicação que de fato justifica o nome de filtro e que consiste em separar sinais de freqüências diferentes O FPB deve ter uma freqüência de corte menor do que 2KHz exemplo Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Ed. Erica Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Ed. Erica