Laboratorio M1K Analog Devices: Filtros Eletricos: mudanças entre as edições

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#Gradualmente aumente a '''frequência''' da '''onda senoidal''' até 1000 Hz e observe no '''canal B''' o aumento da amplitude da forma de onda sobre o capacitor.
#Gradualmente aumente a '''frequência''' da '''onda senoidal''' até 1000 Hz e observe no '''canal B''' o aumento da amplitude da forma de onda sobre o capacitor.
#Ajuste a frequência da  '''onda senoidal''' no '''canal A''' até que a amplitude da onda no '''canal B''' seja 3,5 V.
#Ajuste a frequência da  '''onda senoidal''' no '''canal A''' até que a amplitude da onda no '''canal B''' seja 3,5 V.
===Detector de pico===


==Fundamentos sobre Filtros Elétricos==
==Fundamentos sobre Filtros Elétricos==
'''Filtros elétricos''' são circuitos que permitem '''filtrar''' determinadas '''frequências''' de um '''sinal CA''' permitindo a passagem de algumas frequências e limitando a passagem de outras. A frequência de transição entre as frequências permitidas e as não permitidas é chamada '''frequência de corte''' (f<sub>c</sub>).  
'''Filtros elétricos''' são circuitos que permitem '''filtrar''' determinadas '''frequências''' de um '''sinal CA''' permitindo a passagem de algumas frequências e limitando a passagem de outras. A frequência de transição entre as frequências permitidas e as não permitidas é chamada '''frequência de corte''' (f<sub>c</sub>).  


Um filtro que permite a passagem de frequências abaixo da '''frequência de corte''' é chamado de '''filtro passa baixas''' e um filtro que permite a passagem de frequências a acima '''frequência de corte''' é chamado de '''filtro passa altas'''.
Um filtro que permite a passagem de frequências abaixo da '''frequência de corte''' é chamado de '''filtro passa baixa''' e um filtro que permite a passagem de frequências a acima '''frequência de corte''' é chamado de '''filtro passa alta'''.


Os '''filtros elétricos''' mais simples podem ser construídos com elementos passivos, como '''resistores''' e '''capacitores''' ('''filtros RC''') ou '''resistores''' e '''indutores''' ('''filtros RL''').
Os '''filtros elétricos''' mais simples podem ser construídos com elementos passivos, como '''resistores''' e '''capacitores''' ('''filtros RC''') ou '''resistores''' e '''indutores''' ('''filtros RL''').
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===Filtros RC===
===Filtros RC===
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Com '''circuitos RC série''' é possível construir filtros elétricos '''passa baixas''' e '''passa altas'''. Os '''filtros''' operam sobre o '''divisor de tensão''' entre o '''resistor''' (R) e a '''reatância''' do '''capacitor''' (C).  
Com '''circuitos RC série''' é possível construir filtros elétricos '''passa baixa''' e '''passa alta'''. Os '''filtros''' operam sobre o '''divisor de tensão''' entre o '''resistor''' (R) e a '''reatância''' do '''capacitor''' (C).  


A '''reatância''' é a oposição a passagem de corrente elétrica de '''capacitores''' e '''indutores''' em circuitos de corrente alternada. A '''reatância''' é um parâmetro que depende da '''frequência''' do sinal de corrente alternada.  
A '''reatância''' é a oposição a passagem de corrente elétrica de '''capacitores''' e '''indutores''' em circuitos de corrente alternada. A '''reatância''' é um parâmetro que depende da '''frequência''' do sinal de corrente alternada.  
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Para um '''capacitor''' a '''reatância''' é dada por '''1/2&pi;fC'''. Pela expressão pode-se ver que a '''reatância capacitiva''' varia '''inversamente''' proporcional a '''frequência''', ou seja, se a frequência aumenta a reatância diminui e vice versa. Para '''corrente contínua''' (frequência zero) a '''reatância capacitiva''' tende ao infinito, ou seja, o '''capacitor''' se comporta como um '''circuito aberto'''.
Para um '''capacitor''' a '''reatância''' é dada por '''1/2&pi;fC'''. Pela expressão pode-se ver que a '''reatância capacitiva''' varia '''inversamente''' proporcional a '''frequência''', ou seja, se a frequência aumenta a reatância diminui e vice versa. Para '''corrente contínua''' (frequência zero) a '''reatância capacitiva''' tende ao infinito, ou seja, o '''capacitor''' se comporta como um '''circuito aberto'''.


Na análise do '''divisor de tensão''' do '''filtro RC passa baixas''', verificamos que a medida que a frequência aumenta, a reatância diminui, portanto, diminui a tensão sobre o capacitor, consequentemente, a tensão de saída do filtro diminui. Para o '''filtro RC passa altas''' verificamos o contrário, a medida que a frequência aumenta, aumenta a tensão na saída do filtro.
Na análise do '''divisor de tensão''' do '''filtro RC passa baixa''', verificamos que a medida que a frequência aumenta, a reatância diminui, portanto, diminui a tensão sobre o capacitor, consequentemente, a tensão de saída do filtro diminui. Para o '''filtro RC passa alta''' verificamos o contrário, a medida que a frequência aumenta, aumenta a tensão na saída do filtro.


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Edição das 18h17min de 13 de julho de 2020

Laboratório: Introdução aos filtros elétricos

Este laboratório foi baseado no material disponibilizado pela Analog Devices, fabricante do módulo educacional M1K Analog Devices: [1]

Objetivos

Conhecer o princípio de funcionamento dos filtros elétricos RC passa baixa e passa alta.

Construir circuitos detectores de pico, com diodos e capacitores, visando detectar a máxima amplitude do sinal de saída de um filtro elétrico.

Equipamento e Materiais

  • Modulo Analog Devices M1K e software Pixelpulse
  • Componentes Eletrônicos:
    • Resistores: 68Ω,100Ω 10KΩ, 200KΩ
    • Capacitores: 10uF, 22uF e 47uF
    • Leds
    • Diodo 1N914
    • Circuito Integrado AD8561

Procedimentos Práticos

Filtro passa baixa

  1. Identifique os resistores e capacitores a serem utilizados no experimento. Observe que os capacitores eletrolíticos tem polaridade, portanto, devem ser montados no circuito considerando os terminais positivo e negativo.
  2. Monte na matriz de contatos o filtro RC da figura, usando o resistor de 68Ω e o capacitor de 22uF: [1]
  3. Selecione o canal A do módulo Analog Devices M1K para Gerar Tensão/Medir Corrente e o canal B para Medir Voltagem.
  4. Configure o canal A para gerar uma onda senoidal com 10 Hz de frequência e tensão variando de 0 V a 5 V. Observe no canal B a forma de onda sobre o capacitor.
  5. Gradualmente aumente a frequência da onda senoidal até 1000 Hz e observe no canal B a redução da amplitude da forma de onda sobre o capacitor.
  6. Ajuste a frequência da onda senoidal no canal A até que a amplitude da onda no canal B seja 3,5 V, ou seja, 70,7% da amplitude da entrada (5 . 0,707 ≈ 3,5).

Filtro passa alta

  1. Monte na matriz de contatos o filtro RC da figura, usando o resistor de 68Ω e o capacitor de 10uF: [1]
  2. Configure o canal A para gerar uma onda senoidal com 10 Hz de frequência e tensão variando de 0 V a 5 V. Observe no canal B a forma de onda sobre o capacitor.
  3. Gradualmente aumente a frequência da onda senoidal até 1000 Hz e observe no canal B o aumento da amplitude da forma de onda sobre o capacitor.
  4. Ajuste a frequência da onda senoidal no canal A até que a amplitude da onda no canal B seja 3,5 V.

Detector de pico

Fundamentos sobre Filtros Elétricos

Filtros elétricos são circuitos que permitem filtrar determinadas frequências de um sinal CA permitindo a passagem de algumas frequências e limitando a passagem de outras. A frequência de transição entre as frequências permitidas e as não permitidas é chamada frequência de corte (fc).

Um filtro que permite a passagem de frequências abaixo da frequência de corte é chamado de filtro passa baixa e um filtro que permite a passagem de frequências a acima frequência de corte é chamado de filtro passa alta.

Os filtros elétricos mais simples podem ser construídos com elementos passivos, como resistores e capacitores (filtros RC) ou resistores e indutores (filtros RL).

Filtros RC

Com circuitos RC série é possível construir filtros elétricos passa baixa e passa alta. Os filtros operam sobre o divisor de tensão entre o resistor (R) e a reatância do capacitor (C).

A reatância é a oposição a passagem de corrente elétrica de capacitores e indutores em circuitos de corrente alternada. A reatância é um parâmetro que depende da frequência do sinal de corrente alternada.

Para um capacitor a reatância é dada por 1/2πfC. Pela expressão pode-se ver que a reatância capacitiva varia inversamente proporcional a frequência, ou seja, se a frequência aumenta a reatância diminui e vice versa. Para corrente contínua (frequência zero) a reatância capacitiva tende ao infinito, ou seja, o capacitor se comporta como um circuito aberto.

Na análise do divisor de tensão do filtro RC passa baixa, verificamos que a medida que a frequência aumenta, a reatância diminui, portanto, diminui a tensão sobre o capacitor, consequentemente, a tensão de saída do filtro diminui. Para o filtro RC passa alta verificamos o contrário, a medida que a frequência aumenta, aumenta a tensão na saída do filtro.

A frequência de corte (fc) é definida como a frequência na qual a reatância capacitiva é igual a resistência, ou seja R = 1/2πfcC, que resulta: 

fc = 1 / 2πRC

Na frequência de corte (fc) a amplitude da tensão de saída, tanto no filtro passa baixa quanto no passa alta, cai a cerca de 70,7% (√2/2) da tensão de entrada.

Observações e Conclusões

  • '

Referências

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 https://wiki.analog.com/university/courses/engineering_discovery/lab_5

Evandro.cantu (discussão) 10h03min de 13 de julho de 2020 (-03)

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