Como projetar circuitos de filtro passa-altas e passa-baixas rapidamente

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Neste artigo, aprendemos como projetar circuitos de filtro de áudio, como filtro passa-alta e passa-baixa, sem esforço, sem passar pelos aborrecimentos de simulação e cálculos complexos. Os projetos apresentados permitirão a criação de circuitos de filtro apenas para as bandas de frequência específicas desejadas e bloquearão todas as outras frequências indesejadas.

O que é filtro passa-altas

Como o nome sugere, um circuito de filtro passa-alta é projetado para atenuar todas as frequências abaixo de uma determinada frequência selecionada e passar ou permitir todas as frequências acima deste limite. O princípio é exatamente o oposto de um circuito de filtro passa-baixa.



A faixa de corte é geralmente em uma faixa de frequência relativamente mais alta (em kHz),

O gráfico de resposta do filtro passa-alta a seguir mostra a imagem da forma de onda indicando como todas as frequências abaixo de um limite de corte selecionado são atenuadas ou bloqueadas gradualmente, conforme a frequência diminui.



gráfico de resposta do filtro passa-alta

As duas imagens a seguir são configuradas como circuitos de filtro passa-alta padrão, em que a primeira é projetada para funcionar com alimentação dupla, enquanto a segunda é especificada para operar com alimentação única.

circuito de filtro passa-alta padrão circuito de filtro passa-alta baseado em opamp

Em ambas as configurações acima, o opamp forma o componente ativo de processamento central, enquanto os resistores e capacitores associados conectados através dos pinos de entrada do opamp são introduzidos para determinar o ponto de corte do filtro passa-alta, dependendo de como os valores destes os componentes passivos são calculados de acordo com as especificações ou requisitos do usuário.

Como projetar um filtro passa-altas personalizado

Conforme proposto, para projetar um circuito de filtro passa-alta rapidamente, as seguintes fórmulas e as etapas subsequentes podem ser usadas para calcular os resistores e capacitores relevantes.

Primeiro, selecione um valor apropriado arbitrariamente para C1 ou C2, ambos podem ser idênticos.

Em seguida, calcule R1 usando a seguinte fórmula:

R1 = 1 / √2 x π x C1 x Frequência

Aqui, o termo 'frequência' refere-se ao limite de corte passa-alto desejado abaixo do qual outras frequências indesejadas precisam ser atenuadas ou ignoradas gradualmente.

Finalmente, calcule R2 da mesma maneira que acima usando a seguinte equação:

R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Frequência

A versão de alimentação única do circuito do filtro passa-alta pode ser vista envolvendo outro capacitor Cout que não é de todo crítico e pode ser aproximadamente 100 ou 1000 vezes mais do que C1.

As discussões acima mostram como qualquer pessoa pode calcular e projetar um circuito de filtro passa-alta rapidamente para uma aplicação específica, que poderia ser um circuito de controle de agudos, um Equalizador gráfico de 10 bandas ou um circuito de home theater etc.

Como funcionam os filtros passa-baixo

Como o nome sugere circuitos de filtro passa baixa são projetados para passar ou conduzir uma faixa preferencial de frequência inferior ou inferior a um limite de corte desejado e atenuar ou bloquear gradualmente as frequências acima desse valor.

Normalmente opamps são empregados para fazer tais circuitos de filtro, uma vez que os opamps são os mais adequados para essas aplicações devido às suas características extremamente versáteis.

Gráfico mostrando frequência vs ganho

O gráfico a seguir fornece a resposta de frequência típica do filtro passa-baixo com relação ao ganho, podemos ver claramente como a resposta atenua (cai gradualmente) à medida que a frequência aumenta além do limite de corte específico.

resposta de frequência do filtro passa-baixa com relação ao ganho

As imagens a seguir representam o padrão circuitos de filtro passa baixa com base opamp . O primeiro precisa ser alimentado por uma fonte dupla, e o segundo funciona com uma única tensão de alimentação.

filtro passa-baixo baseado em opamp circuito de filtro passa-baixo personalizado

Projetando um circuito de filtro passa-baixo personalizado

Os componentes R1, R2 e C1, C2 configurados com a pinagem de entrada não inversora (+) e inversa (-) do opamp basicamente decidem a faixa de corte do filtro, e estes precisam ser calculados de forma otimizada durante o projeto o circuito.

Para calcular esses parâmetros e projetar um circuito de filtro passa-baixa rapidamente em minutos, pode-se utilizar as seguintes fórmulas e as etapas explicadas:

Primeiro, precisamos encontrar C1, o que podemos fazer selecionando qualquer valor arbitrariamente de acordo com nossa conveniência.

A seguir, podemos calcular C2 com a fórmula:

C2 = C1 x 2

R1 e R2 podem ser idênticos e podem ser calculados usando a seguinte fórmula:

R1 ou R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Frequência.

aqui, a 'frequência' é a faixa onde se espera que a transição de corte aconteça, ou a faixa de corte desejada.

Os valores de Cin e Cout mostrados no filtro passa-baixo de alimentação única não são críticos e podem ser de 100 a 1000 vezes maiores do que C1, o que significa que se você selecionou C1 como 0,1uF, eles podem estar em qualquer lugar entre 10uF e 100uF etc. A especificação de tensão pode ser selecionada para ser o dobro da tensão de alimentação usada.

Os resistores são todos classificados como 1/4 watt, 5% ou 1%.

É isso! ... usando a técnica simples acima, você pode projetar um filtro passa-baixas razoavelmente bom rapidamente e usá-lo para uma aplicação específica que pode incluir um circuito de música de graves agudos, um alto-falante ativo cruzar rede ou um sistema de home theater etc.

Mais informações: https://drive.google.com/file/d/1yo_WH0NzYg43ro_X0ZrXoLYSM5XOzKU8/view?usp=sharing




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