Design de filtro de entalhe: 37 fatos interessantes para saber

Neste artigo, discutiremos diferentes técnicas de projeto de filtro de entalhe. Vamos ver quais são os pontos de discussão deste artigo.

Pontos de discussão

1. O que é filtro notch?
2. como construir um filtro notch
3. entalhe filtro eq || equação de filtro de entalhe
4. filtro de entalhe ic
5. fator q do filtro de entalhe
6. frequência de filtro de entalhe
7. exemplo de filtro notch
8. Design de filtro de entalhe || projeto de filtro de entalhe rlc || como projetar um filtro de entalhe
9. filtro de entalhe sintonizável
10. design de filtro de entalhe ajustável
11. filtro digital notch
12. design de filtro digital notch
13. filtro dsp notch
14. projeto de filtro notch em dsp
15. filtro de primeira linha
16. design de filtro de primeira linha
17. seu filtro de entalhe || filtro digital iir
18. seu design de filtro de entalhe
19. projeto de filtro de entalhe ativo || design de filtro de entalhe analógico || derivação de filtro de entalhe
20. design de filtro de entalhe lc
21. filtro notch usando op amp || circuito de filtro notch usando op amp
22. Filtro notch 60hz
23. Design de filtro notch 60 hz
24. projeto de filtro de rf notch
25. filtro de entalhe programável
26. código de filtro de entalhe
27. filtro de notch de transmissão fm
28. filtro notch de áudio
29. design de filtro de entalhe de áudio || circuito de filtro de entalhe de áudio || circuito de filtro fm notch
30. esquema de filtro de entalhe de áudio
31. filtro biquad notch
32. Filtro de entalhe de 532 nm
33. filtro de entalhe harmônico
34. ferramenta de design de filtro de entalhe
35. filtro betaflight notch
36. derivação da função de transferência de filtro de entalhe
37. filtro notch para sinal ecg

O que é filtro notch?

A filtro notch é geralmente uma forma modificada do filtro Band Reject ou Band Stop. O objetivo principal desses filtros é interromper ou proibir que uma determinada faixa de frequências apareça na saída. Por exemplo, um filtro Band Stop com uma faixa estreita é chamado de filtro notch.

Vamos dar um exemplo. Suponha que um filtro Notch seja projetado para interromper a frequência entre 100kHz a 110kHz. Portanto, ele passará todos os sinais abaixo da faixa de 100kHz e dará qualquer sinal acima de 110kHz, mas impedirá qualquer sinal entre 100kHz e 110kHz.

como construir um filtro notch

A construção de um filtro de entalhe é bastante fácil. Existem três etapas principais na construção de um filtro de entalhe. As etapas são - 1. Anote o requisito perfeitamente, 2. Entenda a necessidade e projete o filtro de entalhe (Como projetar um filtro de entalhe está escrito abaixo), 3. Verifique com a expectativa. (Se for perfeito, então use, senão redesenhe o filtro).

entalhe filtro eq || equação de filtro de entalhe

Algumas das equações importantes do filtro de entalhe são fornecidas abaixo.

• O corte de HF do LPF: f_L = 1 / (2 * R_LP *C_LP *π)
• O corte LF do HPF: f_H = 1 / (2 * R_HP *C_HP *π)
• O fator de qualidade do filtro de entalhe:  Q = fr / Largura de banda

filtro de entalhe ic

Existem vários Circuitos Integrados disponíveis no mercado que implementam um filtro notch. Existem muitas vantagens de usar IC sobre circuitos convencionais. Um dos filtros de entalhe normais mais populares é o LTC1059. O diagrama do PIN do IC é fornecido abaixo.

fator q do filtro de entalhe

O fator q de um filtro de entalhe é igual ao q de um entalhe. Q ou fator de qualidade de um filtro Notch é dado pela seguinte equação: Center Frequency / Bandwidth. Q é a medida da seletividade do filtro. Também dá uma ideia da nitidez da profundidade.

A freqüência central é a Freqüência Notch, e é a freqüência central da banda passante.

frequência de filtro de entalhe

A frequência do filtro de entalhe é chamada de frequência da faixa de parada. Isso ocorre porque a frequência da banda estreita é o que o filtro de entalhe rejeita. Portanto, a frequência também é a identidade do filtro de entalhe.  

exemplo de filtro notch

Existem vários exemplos de filtros notch. Existem vários tipos também. Cada tipo tem subtópicos, bem como muitos exemplos. Filtros notch digitais, filtros notch analógicos, filtros notch ópticos, filtros notch FM, filtros notch de áudio, filtros notch helicoidais, filtros notch sintonizáveis, filtros notch 50Hz e filtros notch 60 Hz 2.4 GHz. Alguns dos exemplos são baseados em suas especificações. Como - filtro de entalhe de 532 nm. É um filtro óptico cujo comprimento de onda de bloqueio é especificado com o nome.

Design de filtro de entalhe || projeto de filtro de entalhe rlc || como projetar um filtro de entalhe

Vamos projetar um filtro de entalhe do zero. Primeiro, vamos criar um filtro do tipo RLC (notch) para eliminar a faixa de 45 kHz a 50 kHz. Digamos que a indutância é L = 30 mH.

Portanto, os dados fornecidos são: f_L = 45 kHz, f_H = 50 kHz, l = 30 mH = 0.03 H

A frequência ressonante será: f_r =f_H - (BW / 2)

O BW é a largura de banda e BW = 50 - 45 = 5kHz.

Ou, f_r = 50 * 10³ - ((5 * 10³) / 2)

Ou, f_r = 50000 - 2500

Ou, f_r = 47.5 * 10³

Portanto, a frequência de ressonância é 47.5 kHz.

Agora, sabemos que a frequência ressonante pode ser escrita como -

f_r = 1 / [2 * pi * (LC)^1/2]

ou, 47.5 * 10³ = 1 / (1.088 * C1 / 2)

ou, C = 374.41 pico-Henry

Portanto, o fator de qualidade será = fr / BW = 47500/5000 = 9.5

Novamente, Q = wr L / R

Ou. R = wrL / Q = 2 * pi * f * L / Q

Ou, R = 8.95 quilo-ohm

Portanto, para o filtro de entalhe, R = 8.95 kilo-ohm, L = 30 mH, C = 374.41 pico-farad.

filtro de entalhe sintonizável

Filtros notch sintonizáveis ​​são filtros de banda estreita onde podemos obter manualmente a rejeição alta de uma determinada frequência e atenuação comparativamente mais baixa de outros sinais de frequência. Existem vários filtros notch ajustáveis ​​disponíveis no mercado, como - EM-7843. Os filtros ajustáveis ​​podem ser de outro tipo. Se o fator Q de um filtro notch for ajustável, esse filtro também pode ser denominado como filtro notch ajustável.

design de filtro de entalhe ajustável

O design do filtro de entalhe ajustável não é tão simples. Requer muito cálculo e conceito. Mas a criação de um filtro de entalhe sintonizável digital é um tanto fácil. O projeto deve ser feito de forma que se possa alterar a frequência central facilmente.

filtro digital notch

Os filtros notch digitais referem-se ao filtro Notch FIR e ao Filtro Notch IIR. O FIR e o IIR têm suas vantagens em diferentes condições e são usados ​​conforme a necessidade. Eles são denominados digitais porque são projetados digitalmente.

design de filtro digital notch

Os filtros digitais têm dois tipos de técnicas de design. Eles são - Filtro de Notch de Resposta de Impulso Infinito (IIR), Filtro de Notch de Resposta de Impulso Finito (FIR). Discutimos os detalhes do filtro abaixo.

filtro dsp notch

 DSP significa Processamento de Sinal Digital. Os filtros notch usados ​​no processamento digital de sinais são denominados filtros notch DSP. Portanto, é bastante compreensível que apenas filtros digitais sejam usados ​​como filtros notch DSP. Os filtros de entalhe FIR e IIR são um exemplo desses tipos de filtros.

projeto de filtro notch em dsp

Os filtros de entalhe digitais têm dois tipos de técnicas de design. Eles são – Resposta ao Impulso Infinita Notch Filtro (IIR), filtro de entalhe de resposta de impulso finito. Discutimos os detalhes do filtro abaixo.

filtro de primeira linha

Os filtros FIR representam o filtro de resposta a impulsos finitos. Os filtros FIR geralmente vêm com muita estabilidade, o que os tornou famosos. Quando a estabilidade do sistema é mais necessária, esses tipos de filtros são usados.

design de filtro de primeira linha

Existem vários métodos para projetar um filtro de entalhe FIR, como - amostragem de frequência e otimização de computador. Métodos analíticos, métodos semi-analíticos, protótipos de filtro IIR de segunda ordem são alguns outros processos de preparação dos mesmos. Polinômios de Bernstein também são usados ​​na criação de filtros digitais de entalhe do tipo FIR.

seu filtro de entalhe || filtro digital iir

IIR significa Infinite Impulse Response. Este também é um filtro digital como um filtro FIR. Os filtros IIR geralmente vêm com uma aproximação eficiente para um requisito de pedido muito baixo. Esses tipos de filtros são necessários quando a linearidade das fases não é muito importante.

seu design de filtro de entalhe

Os filtros de entalhe IIR são projetados em duas partes principais. A princípio, um filtro de entalhe analógico é projetado com as especificações necessárias e, em seguida, o filtro analógico é transformado em um filtro Digital IIR usando a transformação inversa.

projeto de filtro de entalhe ativo || design de filtro de entalhe analógico || derivação de filtro de entalhe

Vamos projetar um filtro de entalhe do zero. Primeiro, vamos criar um filtro do tipo RLC (notch) para eliminar a banda de 55 kHz a 60 kHz. Digamos que a indutância é L = 30 mH.

Portanto, os dados fornecidos são: f_L = 55 kHz, f_H = 60 kHz, l = 30 mH = 0.03 H

A frequência ressonante será: f_r =f_H - (BW / 2)

O BW é a largura de banda e BW = 60 - 55 = 5kHz.

Ou, f_r = 60 * 10³ - ((5 * 10³) / 2)

Ou, f_r = 60000 - 2500

Ou, f_r = 57.5 * 10³

Portanto, a frequência de ressonância é 57.5 kHz.

Agora, sabemos que a frequência ressonante pode ser escrita como -

f_r = 1 / [2 * pi * (LC)^1/2]

ou, 57.5 * 10³ = 1 / (1.088 * C^1/2)

ou, C = 255 pico-Henry

Portanto, o fator de qualidade será = fr / BW = 57500/5000 = 11.5

Novamente, Q = wr L / R

Ou. R = wrL / Q = 2 * pi * f * L / Q

Ou, R = 7.39 quilo-ohm

Portanto, para o filtro de entalhe, R = 7.39 kilo-ohm, L = 30 mH, C = 255.51 pico-farad.

design de filtro de entalhe lc

Como podemos interpretar pelo nome do filtro, o filtro LC Notch é projetado usando apenas indutores e capacitores. O método de design de um filtro de entalhe LC é bastante simples. No início, um indutor e um capacitor são mantidos em conexão paralela. Em seguida, outra combinação de indutor e capacitor é mantida em conexão em série. O diagrama do circuito é o seguinte.

A impedância de saída vem como:

A função de transferência é:

As frequências de corte são -

filtro notch usando op amp || circuito de filtro notch usando op amp

Os filtros Notch são realizados usando amplificadores operacionais. Inicialmente, os filtros passa-alta e passa-baixa são criados usando amplificadores operacionais. Em seguida, suas saídas são somadas usando outro amplificador operacional para obter o resultado. O diagrama de circuito fornecido no artigo descreve um filtro de entalhe usando amplificadores operacionais.

Filtro notch 60hz

Um filtro de entalhe de 60 Hz pode rejeitar um sinal de 60 Hz, mantendo a potência do movimento quase intacta. Um filtro notch é usado porque atenuará com precisão a banda de frequência. Um filtro notch de 60 Hz tem demanda nos EUA porque a fonte de alimentação nas residências tem uma frequência de 60 HZ.

Design de filtro notch 60 hz

Como sabemos, qualquer filtro notch é projetado com um filtro passa-alta e um filtro passa-baixa. Um amplificador operacional adicional é necessário para adicionar a saída de ambos os filtros. Normalmente, o Q vem como 6 para um filtro de 60 Hz. A equação dada pode determinar a frequência de entalhe.

ALP é a saída do filtro passa-baixas quando a frequência do filtro é a mesma que a frequência de saída desejada, enquanto AHP é a saída do filtro passa-altas. Em geral, o

o valor é um. Portanto, a frequência de entalhe vem como frequência de saída, que é 60 Hz.

A seguinte expressão também pode determinar a frequência de saída:

Como podemos observar, a frequência de saída depende da RF. Portanto, mudar o valor de Rf mudará a frequência de entalhe.

projeto de filtro de rf notch

Projetar um filtro RF é um processo muito complicado. É necessário um engenheiro qualificado, pois a precisão é um parâmetro importante para esse tipo de filtro. O processo de design de um filtro RF notch é fornecido abaixo.

1. Especifique a resposta: em seu estágio, todos os valores de parâmetros necessários são especificados. É necessário definir parâmetros como - Resposta, ponto de corte, etc.
2. Normalização de frequência: As frequências são convertidas para corresponder às tabelas e gráficos padrão.
3. Cálculo de Ripple: Nesta etapa, é utilizado o conceito de filtro notch. Para criar um filtro de corte de RF, que pode rejeitar apenas uma frequência de uma certa banda de frequência, o valor de ondulação deve ser considerado de alta prioridade. Quanto mais alto o limite de tolerância do valor de ondulação, mais seletivo o filtro se torna.
4. Combinando as curvas de atenuação.
5. Cálculo dos valores dos elementos.
6. Escala de valores normalizados.

filtro de entalhe programável

O filtro mais popular usado hoje em dia é o filtro programável. Os filtros programáveis ​​são fáceis de manter e trabalhar. Filtros de entalhe programáveis ​​não são exceção. Podemos controlar o valor Q, bem como a frequência natural, apenas alterando a frequência do clock.

código de filtro de entalhe

O código do filtro de entalhe para projetar um filtro de entalhe no MATLAB é fornecido abaixo. Escrever qualquer um deles com as especificações corretas fornecerá um filtro de entalhe.

filtro de notch de transmissão fm

Quase em todas as grandes cidades, existe uma grande possibilidade de alguém receber a frequência de rádio das estações de rádio FM. O filtro de notch broadcast FM fornecerá uma atenuação de 30db para os sinais FM na faixa de 88 a 108 MHz.

filtro notch de áudio

Um filtro notch é um instrumento importante para a engenharia de áudio. Geralmente, alguns componentes de frequência indesejados se misturam no áudio original. Para remover ou eliminar tal frequência, um filtro notch de áudio é usado.

design de filtro de entalhe de áudio || circuito de filtro de entalhe de áudio || circuito de filtro fm notch

O circuito a seguir é um exemplo de design de áudio e fm notch. Observe cuidadosamente os valores de resistência e capacitor antes de iniciar o projeto. A fórmula para a frequência central também é fornecida.

esquema de filtro de entalhe de áudio

O filtro de entalhe de áudio tem um design bastante simples. O esquema pode ser desenhado facilmente para a condição atual, seguindo os procedimentos padrão.

filtro biquad notch

Um filtro biquad é um filtro digital. Mais especificamente, é um filtro IIR que possui dois pólos e dois zeros. O 'Biquad' é uma abreviatura do termo - Bi-quadrático. Filtros notch também podem ser projetados usando a topologia. A função de transferência para o filtro vem como:

Filtro de entalhe de 532 nm

O filtro de entalhe de 532 nm é uma variedade de filtros de entalhe ópticos. A especificação do filtro é de 532 nm, o que significa que o entalhe óptico é capaz de bloquear o componente de luz com comprimento de onda de 532 nanômetros. É um dos filtros ópticos de entalhe mais populares. Existem outras especificações como 785 nm.

filtro de entalhe harmônico

Um filtro de entalhe harmônico é um tipo especial de filtro de entalhe, que tem aplicações em vários campos. O filtro segue a seguinte função de transferência.

H (z) = 12 (1 + A (z))

ferramenta de design de filtro de entalhe

Existem diferentes tipos de ferramentas disponíveis no mercado para projetar o filtro de entalhe digitalmente. Muitos tipos de filtros digitais podem ser criados usando esses dispositivos. Seria melhor se você atribuísse apenas o valor de frequência. Uma das ferramentas favoritas é produzida pela Texas Instrumentos.

filtro betaflight notch

Betaflight é um software de controle de vôo onde aeronaves com múltiplos rotores são controladas. Como parte do processo, os filtros notch também são projetados e ajustados no software.

derivação da função de transferência de filtro de entalhe

A seguinte expressão dá o função de transferência de um filtro de entalhe -

Aqui, wz se refere à frequência circular zero, enquanto wp se refere à frequência polo-circular. Finalmente, q significa o fator de qualidade do filtro de entalhe.

Q é dado por - f_r / Largura de banda.

Se o ω_p =ω_z, é um tipo de entalhe padrão.

Se o ω_p > ω_z, é um tipo de entalhe passa-alto.

Se o ω_z <ω_p, é um tipo de entalhe passa-baixo.

filtro notch para sinal ecg

O ECG ou Eletrocardiógrafo é um processo de diagnóstico muito importante nas ciências médicas. Vários filtros são usados ​​para exibir os dados de saída produzidos pela máquina. Sem os filtros, é quase impossível ler os valores.

Existem três tipos de filtros usados ​​em uma leitura de ECG. Eles são - filtro de passagem alta, filtro de passagem baixa e filtro de entalhe. O filtro passa-alto filtra os componentes de alta frequência, enquanto os filtros passa-baixo fazem o mesmo para os componentes de frequência comuns. Os filtros de entalhe filtram uma determinada faixa de frequência.

Especialmente a frequência fornecida de AC interfere nas leituras de ECG. O filtro Notch remove essa interferência. Para a América do Norte, a frequência de alimentação é 60 Hz, então um filtro notch de 60 Hz é usado. Na Índia e em outros países onde a frequência de alimentação é de 50 Hz, um filtro de entalhe de 50 Hz é usado.

Sudipta Roy

Olá, meu nome é Sudipta Roy. Eu fiz B. Tecnologia em Eletrônica. Sou um entusiasta da eletrônica e atualmente me dedico à área de Eletrônica e Comunicações. Tenho grande interesse em explorar tecnologias modernas, como IA e aprendizado de máquina. Meus escritos são dedicados a fornecer dados precisos e atualizados a todos os alunos. Ajudar alguém a adquirir conhecimento me dá imenso prazer.
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