Guia abrangente sobre filtros (leia isto primeiro!)

Conteúdo

• Neste artigo, discutiremos sobre alguns conceitos básicos relacionados ao filtro e algumas perguntas frequentes

• O que é um filtro? definição de filtro
• Como funciona um filtro?
• Quais são os tipos disponíveis?
• Quais são os filtros ativos? Explique com definição
• Quais são os filtros passivos? Explique com definição
• Quais são os pontos de conflito entre ativos e passivos tipos.
• Qual é o símbolo do filtro?
• Exemplos
• Quais são as aplicações do filtro na indústria óptica e eletrônica?
• Quais são as curvas de resposta para as mais comuns tipos?
• O que é o tempo de resposta de um filtro?
• O que é a resposta de frequência de um filtro?
• O que é a ordem de um filtro?
• Como a saída de primeira ordem difere com um filtro de segunda ordem?
• O que é frequência de canto, frequência de corte, frequência de quebra
• O que é largura de banda (BW)?
• O que é frequência ressonante?
• O que são filtros ressonantes
• O que são filtros ideais e reais?

O que é um filtro?

"Um filtro é uma rede seletiva de frequência que consiste em quatro terminais com elementos reativos para transmitir uma faixa de frequência especificada."

• A banda de frequência transmitida por ele é chamada Banda de passagem.
• A banda de frequência, que é atenuada por ela, é chamada de atenuada em Banda de parada.

Os filtros são de dois tipos - analógico digital. Agora, com base nos componentes usados, eles são de dois tipos - tipos ativos e tipos passivos.

A imagem abaixo representa um diagrama de ativos tipos(um dos tipos mais populares e importantes).

Conheça os tipos de passa alto ativos. Clique aqui!

Características de um filtro ativo

Como os títulos sugerem, estes tipos são feitos usando componentes ativos. Alguns dos transistores ativos são - transistores (BJT, FETs), quaisquer outros dispositivos eletrônicos que são capazes de amplificar um sinal ou podem produzir potências.

Se houver necessidade de aumentar as características, várias etapas são reunidas de uma forma determinada ou específica.

Como projetar um filtro passa-baixo ativo?

Para projetar um ativo tipos, podemos usar IC741, um Op-amp, configurado com 8 pinos. O op-amp deve ser fornecido com energia DC junto com resistores e capacitores de diferentes valores.

Filtros Passivos

Renda tipos são projetados usando dispositivos passivos.

Conhecer as aplicações dos tipos de passa-altos ativos. Clique aqui!

Comparação de ativo e passivo tipos

Um tipo ativo pode ter uma vantagem, aumentando a potência do sinal disponível em comparação com a entrada. Enquanto um passivo dissipa energia do sinal. Para vários intervalos de frequências, como frequências de som e abaixo, um ativo tipo pode realizar uma função de transferência especificada sem indutores de uso, que são componentes comparativamente grandes e caros em contraste com resistores e capacitores, e que são mais caros para criar com a alta qualidade essencial e valores precisos.

Numerosos estágios podem ser colocados em cascata quando desejado para aprimorar atributos. Em comparação, o layout dos bloqueadores passivos de múltiplos estágios precisa levar em consideração o carregamento dependente da frequência de cada fase do estágio anterior. Como os indutores não são utilizados, eles podem ser alcançados em dimensões realmente compactas.

• O tipo passivo sofre atenuação dos sinais. Existem várias maneiras; um método popular de controle ou restauração é o uso de amplificação por meio de aplicativos do tipo ativo. O principal ponto de conflito entre os tipos ativo e passivo é a 'amplificação'.

• Comparado a um passivo, o tipo ativo é composto por componentes ativos em amplificadores operacionais, transistores, ou FETs em seu projeto de circuito, conforme descrito nas seções anteriores. Esses componentes extraem energia da fonte de energia externa, use-a para amplificação da saída. Essa é uma vantagem adicional em comparação com um passivo.

Conheça os tipos de passa-baixo ativos. Clique aqui!

Por que um filtro ativo é necessário em baixas frequências?

• Um tipo ativo é necessário em frequências mais baixas porque ajuda a atingir baixa impedância de saída ao mesmo tempo em que fornece alta impedância de entrada. Ele também estabiliza diferentes faixas de frequência, pois vários estágios podem ser conectados em cascata com ele.

Diferença entre os tipos ativo e passivo

Conheça as aplicações dos tipos de passa-baixo ativos. Clique aqui!

Eles podem ser categorizados e subcategorizados de vários pontos de vista. As divisões e subdivisões mais comuns são - tipo ativo ou passivo; tipo passa-alta tipo passa-baixa, tipo passa-banda, tipo rejeição de banda / notch ou tipo passa-alta; tipo digital ou analógico de tempo discreto ou de tempo contínuo; tipo linear ou não linear; resposta ao impulso infinito (IIR) ou resposta ao impulso finito (FIR) e assim por diante.

Exemplos:

Tipo ativoareia Tipo passivoOs s são projetados para modificar determinada banda de frequência de uma maneira desejada. Eles têm diferentes tipos de acordo com suas necessidades. As categorias são fornecidas a seguir.

• Tipos de passagem baixa (LPF)
• Tipos de passagem alta (HPF)
• Tipos de passagem de banda (BPF)
• Tipos de rejeição / parada de banda (BSF)

Aplicações:

Hoje em dia são utilizados em diversos fins do circuito eletrônico, e suas aplicações são imensas. Além disso, é possível melhorar o ganho do circuito usando diferentes filtros de maneiras diferentes, sejam do tipo ativo ou passivo, especialmente nos tipos ativos. Os tipos ativos usam amplificadores e sabemos que isso ajuda a aumentar o ganho. Este artigo irá discutir dois tipos, como tipo passa-baixa, tipo passa-alta com diagramas apropriados e formas de onda simuladas para condição ativa e passiva nas seções a seguir, com a importância do uso de ordem superior no HPF e LPF.

Na eletrônica, algumas aplicações são as seguintes:

• No sistema de comunicação de rádio para sintonização de rádio em uma frequência específica: Eles são usados ​​para permitir que os receptores de rádio apenas “vejam” ou “detectem” o sinal desejado e rejeitem todos os outros sinais assumindo suas diferentes frequências de sinal. Assim, sinais sem ruído podem ser recebidos. Os tipos de passagem de banda de alta frequência são usados ​​para seleção de canal em centrais telefônicas.
• Projeto da fonte de alimentação: Eles são usados ​​para remover ruídos ou altas frequências geralmente presentes nas linhas de entrada CA. Eles também são aplicados para diminuir a ondulação.
• Conversão analógico-digital (ADC): Eles são utilizados na maioria das entradas do ADC para minimizar o aliasing.
• modificar imagens digitais: Também pode ser usado para modificar imagens digitais.
• Análise de dados: Eles também são muito úteis para remover frequências específicas na análise de dados.

Resposta de frequência e resposta temporal:

O domínio do tempo refere-se à mudança da amplitude do sinal em relação ao tempo. Em contrapartida, no domínio da frequência, a frequência refere-se à ocorrência de um evento em um determinado período.

O que é largura de banda (BW)?

Para filtros, a largura de banda é a diferença entre os pontos superior e inferior de -3dB.

Por exemplo, se um filtro passa-banda tem pontos de corte de -3dB e está configurado para 200Hz e 600Hz, então a largura de banda do filtro será = (BW) = 600-200 = 400Hz.

O que você quer dizer com Fator Q?

O fator Q é dado pela razão entre a frequência de ressonância e o BW.

Q = 2 * π * (Quantidade máxima de energia armazenada) / (Energia dissipada por ciclo)

Um valor Q maior representa que o filtro é mais seletivo já que o fator Q é um parâmetro que julga a seletividade.

Frequência de ressonância

A frequência ressonante é simplesmente dada pela frequência do circuito ressonante fornecido. Um circuito ressonante também é conhecido popularmente como circuito tanque ou circuito LC. Um circuito ressonante é projetado usando indutores, capacitores e resistores colocados paralelamente.

 A oscilação de um sistema é dada pela seguinte equação -

Onde,

f = frequência em Hertz

L = Indutância em Henry

C = Capacitância em Farads

Pedidos de Filtros

Filtros de ordem superior forneceram taxas de roll-off mais excelentes entre a banda passante e a banda de parada. Filtros de ordem superior também são necessários para atingir os níveis necessários de atenuação ou nitidez de cortes.

Tipo ativo e tipo passivo também têm variação em diferentes tipos de pedidos, como:

• Tipos ativos de passagem baixa de primeira ordem, passagem alta de primeira ordem ativa tipos, Passa-banda de primeira ordem ativo tipos, A banda de primeira ordem para ativa tipos.
• Passe baixo de segunda ordem ativo tipos, Passe alto de segunda ordem ativo tipos, Passa-banda de segunda ordem ativo tipos, A banda de segunda ordem para ativa tipos.

A resposta de frequência de segunda ordem é mostrada abaixo -

Tipo ideal e tipo real:

Às vezes, por motivo de simplificação, costumamos usar os filtros ativos para aproximar caminhos. Mais tarde, eles são modificados e denominados como 'filtro ideal'. Os filtros, que funcionam na realidade considerando todos os fatores possíveis, são reais.

Para ler mais sobre eletrônica clique aqui

Soumali Bhattacharya

Olá, sou Soumali Bhattacharya. Fiz mestrado em Eletrônica.
Atualmente estou investido na área de Eletrônica e comunicação.
Meus artigos concentram-se nas principais áreas da eletrônica central em uma abordagem muito simples, mas informativa.
Sou um aprendiz vívido e procuro me manter atualizado com todas as tecnologias mais recentes na área de Eletrônica.

Vamos nos conectar através do LinkedIn –