• Definição de filtro passa-baixo
• Diagrama de circuito
• Low Pass Ativo e Passivo filtro
• O que um LPF faz? Como funciona?
• Divisão de
• Resposta de Freqüência
• Função de transferência de um LPF
• Projetando um LPF
• Frequência de canto de um filtro passa-baixo
• Filtro Ideal e Real
• Filtro passa-baixo vs filtro passa-alto
• Vantagens de um LPF
• Quais são os usos de um filtro passa-baixo
• Perguntas Frequentes:

Definição de LPF:

 “O filtro passa-baixa transporta sinais de frequência mais baixa com menos resistência e tem um ganho de saída constante de zero a uma frequência de corte.”

Geralmente, um filtro passa-baixa atenua as frequências acima dos pontos de corte.

Diagrama de circuito de um filtro passa-baixo:

Existem dois tipos de filtro ativo, eles são-

• Filtro passa-baixo ativo – consiste principalmente em componentes ativos, como amplificador operacional, um transistor.

• Filtro Passivo Passivo - consiste principalmente em componentes passivos, como capacitores, resistores, etc.

Como funciona um filtro passa-baixo?

O que um filtro passa-baixo faz?

Na figura 1.1, é um filtro ativo passa-baixa comumente usado.

A filtragem é normalmente feita pela rede RC, e o op-amp é usado como um amplificador de ganho de unidade. O resistor R_F(= R) está incluído para deslocamento Dc.

Em CC, a reatância capacitiva é infinita e o caminho resistivo CC para o aterramento para ambos os terminais deve ser igual.

Aqui, todas as tensões V_i, V_x, V_y, V₀ são medidos em relação ao solo.

A impedância de entrada do op-amp é sempre infinita; nenhuma corrente fluirá para os terminais de entrada.

De acordo com a regra do divisor de tensão, a tensão no capacitor,

Como o ganho do op-amp é infinito,

Onde,

= ganho de banda passante do filtro

                 f = frequência do sinal de entrada

= frequência de corte do sinal

A_cL

 = ganho de malha fechada do filtro em função da frequência.

A Magnitude de Ganho,

E ângulo de fase (em graus),

Operação de um filtro passa-baixo:

A operação do filtro passa-baixa pode ser verificada a partir da equação de magnitude de ganho como segue-

Em frequências muito baixas, ou seja, f >> f_c,

Em f = f_c,

              |A_cL| <A_F

Assim, o filtro tem um ganho constante de A_F de 0 Hz à frequência de corte f_c. Em f_c, o crescimento é 0.707A_F, e depois de f_c, ele diminui em uma taxa constante com um aumento na frequência.

Aqui, a resposta real se desvia da aproximação da linha tracejada linear na vizinhança de 'f_c. '

Resposta de frequência do filtro passa-baixo:

Como fazer um filtro passa-baixas?

Projeto de filtro passa-baixa:

Um valor da frequência de corte ω_c é escolhido.

A capacitância C é selecionada com um determinado valor; geralmente, o valor está entre 0.001 e 0.1µF. Mylar ou capacitores de tântalo são recomendados para um melhor desempenho.

O valor de R é calculado a partir da relação,

              F_c = frequência de corte em hertz

              Ω_c = a frequência de corte é em radianos de segundo.

              C = em Farad

Finalmente, os valores de R₁ e R_F são selecionados dependendo do ganho da banda passante desejada usando a relação,

Escala de frequência: - Uma vez que o filtro é projetado, pode ser necessário alterar sua frequência de corte. O método de conversão de uma frequência de corte original f_c a uma nova frequência de corte é chamada de 'escala de frequência'.

Para alterar uma frequência de corte, multiplique R ou C, mas não ambos pela proporção: -

Frequência de canto e frequência de corte de um filtro passa-baixas:

A transição de um filtro passa-baixa é sempre rápida e suave desde o banda de passagem para faixa. Além disso, uma frequência de corte não é nenhum parâmetro para medir a bondade ou a maldade em uma faixa de frequência. A frequência de corte é mais precisamente referida como frequência de -3dB, ou seja, é a frequência na qual a resposta de magnitude é 3dB menor que o valor em 0 Hz.

O que é banda de passagem?

“Banda de passagem é a faixa particular de frequências pela qual um filtro passa dentro dela.”

Para filtros de passagem baixa, as frequências que se movem em direção ao final da banda de passagem não podem ter nenhum ganho ou atenção significativa.

O que é Stopband?

“Um filtro sempre carrega filtros dentro de uma determinada banda e rejeita as frequências que estão abaixo da faixa dada. Esta faixa específica é conhecida como Stopband ”.

Como as limitações existem para filtros passa-baixas, a banda de bloqueio atenua em uma frequência particular, que se move perto da frequência de corte para mais perto de 0 Hz.

A função de transferência de um filtro passa-baixo:

O que é uma função de transferência?

"A função de transferência é um número complexo que possui magnitude e fase. No caso de filtros, a função de transferência ajuda a introduzir uma diferença de fase entre a entrada e a saída. "

Como o filtro passa-baixo permite que sinais CA de baixa frequência passem por ele, a saída é atenuada. Usamos diferentes componentes ativos e passivos para fazer um filtro, que eventualmente tem outras características. A função de transferência nos diz como uma entrada está relacionada a uma saída dependendo das características do componente. A função de transferência pode ser facilmente determinada a partir de um gráfico do sinal de saída em várias frequências. Também podemos calcular a função de transferência usando as Leis de Kirchoff para derivar a equação diferencial do filtro.

Conforme mais sinal passa por ele, o filtro aplicará uma mudança de fase ao sinal de saída para o sinal de entrada. Conseqüentemente, a função de transferência de um filtro é uma função complexa de frequência. Ele também contém todas as informações vitais de que precisamos para determinar a magnitude do sinal de saída e sua fase.

Filtro Ideal e Filtro Real:

Às vezes, por motivo de simplificação, costumamos usar os filtros ativos para aproximar caminhos. Nós os atualizamos em um modelo ideal e teórico, que é chamado de 'Filtro Ideal'.

O uso desses padrões é insuficiente, levando a erros; então, o filtro deve ser tratado com base no comportamento real preciso, ou seja, como um 'filtro real'.

Os principais termos-chave de um filtro ideal são

• Uma unidade de ganho
• Degradação completa do sinal de entrada nas bandas.
• A transição da resposta de uma zona para outra é bastante abrupta.
• Não cria nenhuma distorção quando o sinal passa pela zona de trânsito.

Quais são as diferenças entre o filtro passa-baixa e o filtro passa-alta?

Quais são as vantagens de um filtro passa-baixas?

• Os filtros passa-baixas podem remover facilmente os efeitos de aliasing de um circuito, o que faz com que o circuito funcione sem problemas.
• Os filtros passa-baixa são econômicos para que possam ser usados ​​facilmente.
• Os filtros passa-baixas têm baixa impedância de saída; assim, evita que a frequência de corte dos filtros seja afetada pela carga.

Aplicações de um filtro passa-baixa:

• Um filtro passa-baixa é usado em filtros de 'chiado'.
• LPF é usado em alto-falantes de áudio para reduzir a alta frequência.
• LPF pode ser usado como um amplificador de áudio e um equalizador.
• In Conversor analógico para digital, o LPF é usado como filtros anti-aliasing para controlar os sinais.
• LPF é usado para suavizar e desfocar imagens.
• LPF também é usado em transmissores de rádio para bloquear emissões harmônicas.
• Esses filtros são usados ​​em sistemas de música para filtrar os sons de alta frequência, causando eco em sons mais altos.

O que é um filtro passa-baixo passivo?

Um filtro passa-baixo passivo é um filtro feito de todos os componentes passivos, como capacitores, resistores, etc. Ele causa um nível de saída menor em comparação com o nível de entrada.

O que é um circuito de passagem baixa RC?

Um circuito RC passa-baixo é feito apenas de resistores e capacitores, como o nome indica. É também um filtro passivo essencial. Nesse filtro, a reatância de um capacitor varia inversamente com a frequência, e o valor do resistor permanece constante conforme a frequência muda.

O que é um filtro passa-baixo Butterworth?

A Filtro de Butterworth é aquele tipo de filtro em que a resposta de frequência é plana na região da banda passante. Um filtro Low-Pass Butterworth fornece uma saída constante da fonte DC para uma determinada frequência de corte e rejeita as frequências de nível mais alto.

Como um filtro passa-baixa de segunda ordem pode ser construído?

Sabemos que um filtro passa-baixa de primeira ordem pode ser feito conectando-se um único resistor e capacitor cujo único pólo pode nos dar uma inclinação de roll-off de -20dB / década. Para fazer um filtro passa-baixo passivo de segunda ordem, conectamos ou colocamos em cascata dois filtros passivos (de primeira ordem). Também é uma rede bipolar.

Anote a frequência de canto de um filtro de segunda ordem.

Em um filtro passa-baixa de segunda ordem, observamos um ponto de frequência de canto de -3dB e, portanto, a frequência da banda passa muda de seu valor original, conforme calculado na equação:

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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.

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