Laboratorio: Filtros Eletricos

Laboratório: Filtros Elétricos RC

Objetivos

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

Procedimentos Práticos

Filtro RC passa baixa

1. Monte no SimulIDE o circuito do filtro RC passa baixa da figura abaixo, usando o resistor de 68Ω e o capacitor de 22uF:

1. Utilize como entrada do filtro um gerador de funções, configurado para gerar uma onda senoidal com frequência de 10 Hz e tensão variando de 0 V a 5 V.
2. Utilize o canal 1 osciloscópio para observar a forma de onda gerada pelo gerador de funções (v_in) e o canal 2 para observar a forma de onda sobre o capacitor (v_out).
3. Gradualmente aumente a frequência da onda senoidal até 1000 Hz e observe no canal 2 a redução da amplitude da forma de onda sobre o capacitor.
4. Ajuste a frequência da onda senoidal no canal 1 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 RC passa alta

1. Monte no SimulIDE o circuito do filtro RC passa alta da figura abaixo, usando o resistor de 68Ω e o capacitor de 10uF. Observe que o resistor está conectado a tensão de 2,5 V e não ao terra.

1. Utilize como entrada do filtro um gerador de funções, configurado para gerar uma onda senoidal com frequência de 10 Hz e tensão variando de 0 V a 5 V.
2. Utilize o canal 1 osciloscópio para observar a forma de onda gerada pelo gerador de funções (v_in) e o canal 2 para observar a forma de onda sobre o resistor (v_out).
3. Gradualmente aumente a frequência da onda senoidal até 1000 Hz e observe no canal 2 o aumento da amplitude da forma de onda sobre o resistor.
4. Ajuste a frequência da onda senoidal no canal 1 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).

Análise do circuito

É importante notar que o resistor no filtro passa alta está conectado a uma referência de tensão de 2,5 V e não ao terra. Isto é necessário pois o filtro passa alta não permite a passagem de corrente contínua (CC), podendo ser visto como um circuito que remove a componente de corrente contínua do sinal. O nível tensão CC (2,5 V) do outro lado do resistor ajusta a componente CC da saída do filtro para o valor médio da excursão do sinal de saída, uma vez que não há componente contínua no sinal de saída. Se o resistor fosse referenciado ao terra, a saída alternada oscilaria com valores positivos e negativos em torno da referência zero.

Filtro RL passa baixa

1. Monte no SimulIDE o circuito do filtro RL passa baixa da figura abaixo, usando o resistor de 68Ω e o indutor de 100mH:

1. Utilize como entrada do filtro um gerador de funções, configurado para gerar uma onda senoidal com frequência de 10 Hz e tensão variando de 0 V a 5 V.
2. Utilize o canal 1 osciloscópio para observar a forma de onda gerada pelo gerador de funções (v_in) e o canal 2 para observar a forma de onda sobre o resistor (v_out).
3. Gradualmente aumente a frequência da onda senoidal até 1000 Hz e observe no canal 2 a redução da amplitude da forma de onda sobre o resistor.
4. Ajuste a frequência da onda senoidal no canal 1 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). Verifique se a frequência ajustada corresponde a frequência de corte teórica.

Observações e Conclusões

• Filtros elétricos são circuitos que permitem a passagem de terminadas frequências e limitam outras.
• Filtros simples podem ser construídos com componentes passivos, como os filtros RC e filtros RL.
• Na frequência de corte dos filtros a tensão da saída atinge 70,7% da tensão da entrada.
• Detectores de pico podem ser utilizados para verificar a amplitude máxima da tensão de saída de um filtro.

Referências

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Root (discussão) 08h58min de 1 de outubro de 2021 (-03)

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