Filtro

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Universidade Federal do Mato Grosso
Faculdade de arquitetura engenharia e tecnologia
Engenharia elétrica

Eletronica II
Filtro Passa-Baixa

Guilherme de Mattos Golineli Marini
Eduardo de Arruda Mayal

Introdução
Um filtro passa-faixa é um dispositivo que permite a passagem das frequências de uma certa faixa e rejeita (atenua) as frequências fora dessa faixa. Um exemplo de um filtropassa-faixa analógico é o circuito RLC (um circuitoresistor-indutor-capacitor). Estes filtros também podem ser obtidos através da combinação entre um filtro passa-baixas e um filtro passa-altas.
Um filtro ideal possuiria um banda passante totalmente plana (sem atenuação), e iria atenuar completamente todas as frequências fora desta banda. Adicionalmente, a transição para fora da banda seriainstantânea em frequência. Na prática, nenhum filtro passa-faixa é ideal. O filtro não atenua todas as frequências fora da faixa desejada; existe uma região em particular fora da banda desejada em que as frequências são atenuadas, mas não rejeitadas. Este é conhecido como o roll-off do filtro, e é geralmente expresso em dB de atenuação por oitava de frequência. Geralmente, o projeto de um filtro buscatornar o roll-off o mais seletivo possível para que posteriormente o filtro trabalhe o mais próximo do desejado. Entretanto, conforme o roll-off é tornado mais seletivo, a banda passante não é mais plana, ela começa a produzir um 'ripple'. Este efeito é particularmente aparente na queda da banda passante, um efeito conhecido com fenômeno de Gibbs.
Além do processamento de sinais, um outro exemplo deuso dos filtros passa-faixas é nas ciências da atmosfera. É comum filtrar os dados meteorológicos com uma faixa de período de, por exemplo, 3 a 10 dias, de modo que apenas os ciclones permanecam como flutuações nos campos de dados.
Entre a frequência de corte inferior f1 e a frequência de corte superior f2 de um faixa de frequências está a frequência de ressonância, na qual o ganho do filtro é omáximo. A largura de banda de um filtro é a diferença entre f2 e f1.

Tipos de filtro
* Filtro Passa-Faixa Ideal
Para sinais de freqüência intermediária, ou seja, acima da freqüência de corte inferior e abaixo dafreqüência de corte superior do filtro, o ganho é unitário, portanto, o módulo do sinal de saída éigual ao de entrada.Para sinais de freqüências abaixo da freqüência de corteinferior ou acima da freqüência de cortesuperior o ganho do filtro é nulo, ou seja, o módulo do sinal de saída é totalmente atenuado.Na prática, porém, não se obtém resposta em freqüência de um filtro passa-faixa ideal como aapresentada na figura 7.1.

Figura 7.1 – Curva de Resposta em Freqüência para um Filtro Passivo Passa Alta Ideal

* Filtro Passa-Faixa Série:
Um circuito RLC como oapresentado na figura 7.2 pode comportar-se como um Filtro PassivoPassa-Faixa real.

Um Filtro Passa-Faixa é baseado na Ressonância que ocorre entre indutores e capacitores em circuitos CA.Para sinais de frequências baixas o indutor do circuito da figura 7.2 apresenta baixa reatância indutiva e tende a comportar-se como um curto-circuito, porém, o capacitor apresenta alta reatância capacitiva e tendea comportar-se como um circuito aberto. Desta forma, a maiorparcela da tensão de entrada estará sobre o capacitor e a tensão sobre o resistor de saída serámuito baixa, ou seja, o sinal será atenuado. Podemos dizer que o circuito “impede a passagem”de sinais de baixa freqüência.Para sinais de freqüências altas o capacitor apresenta baixa reatância capacitiva e tende acomportar-se como umcurto-circuito, porém, o indutor apresenta alta reatância indutiva e tende a comportar-se como um circuito aberto. Desta forma, a maior parcela de tensão de entrada estará sobre o indutor e a tensão sobre o resistor de saída será muito baixa, ou seja, o sinal será atenuado. Podemos dizer que o circuito “impede a passagem” de sinais de alta freqüência. Para sinais de freqüências intermediárias, ou seja,...
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