Os circuitos de filtro filtram as frequências dos circuitos eletrônicos. Esses circuitos utilizam uma combinação de resistores e capacitores como seus blocos de construção fundamentais. Este circuito de filtro é necessário no diagrama de blocos da fonte de alimentação após o circuito retificador porque ele muda uma CA pulsante para CC e fornece alimentação apenas em uma única direção. Um circuito de filtro desconecta o componente CA disponível na saída retificada e permite que o componente CC chegue à carga. Existem diferentes tipos de filtros disponíveis, entre eles filtro passa-banda (BPF) é um dos tipos. Este filtro permite frequências em uma faixa específica de frequência e atenua frequências quando está fora da faixa. Esses filtros estão disponíveis em diferentes tipos, mas o BPF passivo é um dos tipos. Portanto, este artigo fornece breves informações sobre um filtro passa-banda passivo , seu funcionamento e suas aplicações.
O que é um filtro passa-banda passivo?
A combinação do filtro passa-baixa e do filtro passa-alta é conhecida como filtro passa-banda passivo. Este tipo de filtro permite uma determinada banda de frequências e bloqueia todas as frequências restantes. Este é um circuito elétrico que utiliza apenas elementos passivos como R, C e L. Portanto, este filtro é feito conectando dois filtros em cascata como LPF e HPF. O principal uso de um filtro passa-banda passivo é em Amplificador de áudio . Às vezes, em amplificadores de áudio, exigimos uma certa faixa de frequência que não começa em 0 Hz e nem uma frequência alta, embora exijamos uma certa faixa de banda de frequência, seja ela mais ampla ou mais estreita.
Diagrama de circuito do filtro passa-banda passivo
O filtro passivo usa apenas componentes passivos como; resistores, indutores e capacitores. Assim, o filtro passa-banda passivo também pode usar componentes passivos e não utiliza o amplificador operacional para amplificação. A parte de amplificação semelhante a um filtro passa-banda ativo não está presente em um filtro passa-banda passivo. O diagrama do circuito do filtro passa-banda passivo também inclui circuitos de filtro passa-alta e passa-baixa. Portanto, a primeira parte do circuito é para o HPF passivo, enquanto a segunda metade do circuito é para o LPF passivo.
Projeto de filtro passa-banda passivo
O projeto do filtro passa-banda passivo pode ser feito simplesmente usando resistores e capacitores. O circuito de filtro passa-banda passivo não precisa de energia e não é utilizado para nenhuma amplificação ativa. Esses tipos de filtros passa-banda são usados além de um circuito ativo para fornecer amplificação, mas por si só não fornecem nenhuma amplificação. Esses filtros são projetados com uma combinação de HPF e LPF.
Os componentes necessários para fazer este circuito incluem principalmente; capacitores – 1nF e 1μF, resistores – 150Ω e 16KΩ. Para construir este circuito, este circuito precisa apenas de resistores e capacitores. Para este circuito de filtro, a banda passante varia de 1KHz a 10KHz para os valores de resistores e capacitores escolhidos. Se modificarmos essas frequências, os valores dos resistores e capacitores precisarão ser alterados.
Este circuito tem duas partes como filtro passa-alta e um filtro passa-baixo . A primeira parte deste circuito é composta por R1 e C1 para formar o HPS. Portanto, este filtro permite simplesmente todas as frequências acima do ponto para o qual foi projetado principalmente para passar. Este projeto de filtro simplesmente forma o ponto de frequência de corte inferior, mas o ponto de frequência de corte inferior necessário neste circuito é 1KHz. Portanto, o HPF permite frequências acima de 1KHz.
A frequência de corte inferior pode ser calculada com a seguinte fórmula.
A frequência de corte inferior = 1/2πR1C1.
Conhecemos os valores do resistor e do capacitor; R1 = 150Ω e C1 = 1μF, então substitua esses valores na equação acima e podemos obter;
A frequência de corte inferior = 1/2π(150Ω)*(1μF) => 1061 Hz => 1KHz.
Este filtro permite todas as frequências acima de 1KHz e bloqueia simplesmente todas as frequências ou atenua bastante todas as frequências abaixo de 1KHz.
Da mesma forma, a segunda parte deste circuito é composta pelo resistor R2 e pelo capacitor C2 para formar o LPF. Este filtro bloqueia todas as frequências abaixo do ponto de corte.
Aqui precisamos que a frequência de corte mais alta seja 10 KHz dentro deste circuito de filtro, portanto, este circuito permite que todas as frequências sejam passadas logo abaixo de 10 KHz e bloqueia todas as frequências acima do ponto de 10 KHz.
A fórmula para calcular a frequência de corte mais alta é a mesma da frequência de corte mais baixa, frequência => 1/2π R2C2
Conhecemos os valores do resistor R2 e do capacitor C2; R2 = 16KΩ e C2 = 1nF, então substitua esses dois valores na equação acima, então podemos obter;
Frequência de corte mais alta = 1/2π(16KΩ)*(1nF)= 9952Hz => 10KHz.
Assim, o HPF permite todas as frequências acima do ponto de corte inferior, enquanto o LPF permite todas as frequências abaixo da frequência de corte mais alta. Portanto, isso criará um filtro passa-banda onde o filtro tem uma banda passante entre as frequências de corte mais baixas e mais altas.
Para evitar o efeito de carga no LPF do HPF, é recomendado que o valor do resistor R2 esteja abaixo de 10 (ou) acima do resistor R1. Neste circuito, aumentamos o valor do resistor R2 100 vezes.
Trabalhando
Este circuito funciona permitindo sinais de força total entre o filtro passa-baixa e o filtro passa-alta frequências. Se o filtro passa-baixa (LPF) for projetado para frequência de 2 KHz, enquanto o filtro passa-alta (HPF) for projetado para frequência de 200 Hz, então este circuito gera sinais de saída entre 200 Hz e 2 KHz com força quase total ou força total.
Quando os sinais gerados estão fora desta faixa, as frequências serão bastante atenuadas, portanto suas amplitudes são muito baixas em comparação com a amplitude do sinal dentro da banda passante. A banda passante refere-se aos sinais entre os filtros passa-alta e passa-baixa que são transmitidos com força total.
Aqui, a banda passante é de 200 Hz a 2 KHz, então a frequência de corte baixa é 200 Hz e a frequência de corte alta é 2 KHz. Na banda passante, essas duas frequências são os dois pontos dentro da banda passante onde há uma queda de 3dB na amplitude. Então essa queda equivale a 0,707VPEAK.
No gráfico passa-banda a seguir, há amplitude de pico (VPEAK). Aqui a amplitude cairá sempre que você obtiver essas duas frequências. Quando atingir 0,707VPEAK, este é o ponto de corte de 3dB que significa metade da potência máxima. Após os pontos de corte de 3dB, há uma queda acentuada na amplitude, portanto, as frequências fora das frequências de corte são altamente atenuadas.
Aqui temos duas frequências principais; a frequência de corte mais baixa em 1 KHz e a frequência de corte mais alta em 10 KHz. Portanto, a frequência central é conhecida como a frequência entre a frequência de corte superior e inferior, que é medida usando a fórmula √(f1)(f2) => √ (1061)(9952) => 3249 Hz.
O sinal de saída em torno desta frequência tem força total e está em seu valor de pico mais alto. Quando chegarmos perto desta frequência, o valor irá atenuar ou reduzir dentro da amplitude. A amplitude é 0,707VPEAK nas frequências de corte. Por exemplo, se o VPEAK medir 10Volts de pico a pico nas frequências de corte, então a amplitude será aproximadamente 7V porque 10V * 0,707V => 7V.
Ganho do filtro passa-banda passivo
O ganho do filtro passa-banda passivo está sempre abaixo do sinal de entrada, portanto o ganho de saída é menor que a unidade. O sinal de saída na frequência central está dentro da fase, embora o sinal de saída abaixo da frequência central avance a fase com um deslocamento de +90° e o sinal de saída acima da frequência central ficará atrasado dentro da fase em um deslocamento de fase de -90°. Sempre que fornecemos isolamento elétrico entre os dois filtros, podemos obter melhor desempenho do filtro.
Formulários
O aplicações de filtros passa-banda passivos inclui o seguinte.
- O filtro passa-banda passivo é usado para isolar ou filtrar certas frequências que estão em uma banda (ou) faixa específica de frequências.
- Esses filtros são usados em circuitos amplificadores de áudio ou aplicações como; controles de tom do pré-amplificador (ou) filtros de crossover do alto-falante.
- Eles se aplicam a circuitos transmissores e receptores dentro comunicação sem fio médio.
Portanto, esta é uma visão geral de um passivo filtro passa-banda, circuitos , funcionamento e suas aplicações. Este filtro é a combinação de HPF e LPF e permite uma faixa de frequência seletiva. Este circuito de filtro permite uma faixa ampla e estreita de frequências. A frequência de corte superior e inferior depende principalmente do design do filtro. Aqui fica uma pergunta para você, o que é BPF?
