Relatório Projeto GB Filtro Rejeita Faixa

UNIVERSIDADE DO VALE DO RIO DOS SINOS

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS

ENGENHARIA ELÉTRICA

PROJETO GB

FILTRO REJEITA FAIXA

ELETRÔNICA III

ANDREI

LUIS

Professor:

Novembro de 2019.

Índice

1. Introdução......................................................................................................3
2. Especificações técnicas ................................................................................4
3. Base teórica...................................................................................................5
4. Desenvolvimento...........................................................................................7
5. Simulações Multisim.....................................................................................18
6. Osciloscópio.................................................................................................19
7. Circuito Final.................................................................................................20
8. Conclusão.....................................................................................................21
9. Bibliografia....................................................................................................22

1. INTRODUÇÃO

O projeto a seguir, visa aplicar os conhecimentos adquiridos durante a disciplina de eletrônica III, especificamente filtros ativos. Este trabalho apresentará o projeto teórico e prático de um filtro rejeita-faixa. Para atingir os objetivos descritos na proposta deste trabalho foi projetado um circuito com a associação de filtros, um passa baixas, um passa altas e um somador.

Os filtros ativos são dispositivos que utilizam amplificadores operacionais em sua construção e são utilizados em diversos equipamentos encontrados no mercado, possuindo a tarefa de filtrar determinados níveis de freqüência, com os mais diversos objetivos, sendo em equipamentos de telecomunicações, áudio, vídeo, e diversos outros.

1. ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS

O projeto proposto trata-se de um filtro rejeita-faixa com indicação por LED quando o sinal de entrada estiver abaixo de 3KHz, outro LED quando estiver acima de 4KHz e um terceiro LED indicando quando o sinal estiver entre estas duas frequências. A taxa de atenuação entre 300Hz e 3KHz e de 20dB/dec e de ganho entre 4KHz e 40KHz é de 20dB/dec.

[pic 1]

Figura 1: Comportamento Filtro Ativo Proposto

        - Sinalização:

•  Frequência < 3kHz - Abaixo da faixa => DL                 01
•  3kHz < Frequência < 4kHz - Dentro da faixa =>DL         02
•  Frequência > 4kHz - Acima da faixa => DL 03                        

1. BASE TEÓRICA

        Conforme gráfico anterior, o filtro projetado consiste em um filtro rejeita faixa, que possui como comportamento o fato de possibilitar a passagem de todas as frequências desde zero até a frequência de corte inferior; após, bloquear todas as frequências entre as frequências de corte inferior e superior; por fim, permitir a passagem de todas as frequências acima da frequência de corte superior. De forma mais simplificada, pode-se definir um filtro rejeita faixa como a associação em paralelo de dois filtros, um passa baixa associado a um passa altas.

        A frequência de corte (fc) ou frequência meia potência é a frequência abaixo, ou acima da qual, a potência na saída de um sistema (circuito eletrônico, linha de transmissão, amplificador ou filtro eletrônico) é reduzida à metade da potência da banda de passagem. Em termos de tensão (ou amplitude), isto corresponde uma redução a 70,7% do valor da banda de passagem; em decibéis, essa redução corresponde a uma atenuação de -3dB. A frequência de corte também é conhecida como frequência de -3dB.

        Segundo proposta apresentada acima, o filtro desenvolvido possui um decaimento, também chamado de taxa de atenuação, de 20 dB / década, ou seja, o sinal de saída do filtro ativo deve reduzir sua amplitude (ganho) em 10 vezes, que corresponde a 20dB, em um intervalo de 10 vezes a frequência.

        Os filtros de frequências podem ser divididos em dois grupos principais, sendo o primeiro formado pelos filtros passivos, compostos por componentes que não necessitam de alimentação externa para entrar em operação, e os filtros ativos, constituídos por componentes passivos que operam juntamente com componentes ativos, que necessitam de alimentação elétrica e, neste caso, correspondem aos amplificadores operacionais. Os filtros ativos por sua vez são sub-classificados, divididos de acordo com sua ordem, sendo a ordem do filtro a quantidade de circuitos de desvios existentes no circuito; circuitos estes responsáveis pela taxa de atenuação ou decaimento.

        Quando um filtro é chamado de 1ª ordem, este possui apenas um circuito de desvio, possuindo um decaimento de 20dB/dec; quando é chamado de 2ª ordem, possui 2 circuitos de desvio, possuindo por sua vez uma taxa de atenuação de 40dB/dec, e assim consecutivamente.

        Para desenvolvimento prático deste projeto, optou-se pela utilização do componente LF351 ao invés do CI741, baseado no princípio que, por possuir transistores MOSFET no circuito de entrada, o LF351 possui uma resposta em frequência melhor quando comparado ao CI741, que possui transistores do tipo bipolar em sua entrada, que não respondem tão bem a frequência.

1. DESENVOLVIMENTO

4.1 Filtro Ativo Rejeita Faixa

        Abaixo, verifica-se o diagrama em blocos do filtro desenvolvido

[pic 2]

Figura 2: Diagrama de blocos filtro Rejeita Faixa

        Considerando que o filtro implementado necessitava possuir um decaimento de 20dB/dec, optou-se por utilizar um filtro de 1ª ordem, sendo a primeira aproximação de Butterword, ou seja, que possui apenas um circuito de desvio. Após, determinou-se o modelo de circuito a ser utilizado, optando-se por dois filtros, um passa baixas e outro passa altas, com ganho bem próximo de um a fim de evitar distorções no decaimento do circuito.