Em um mesmo sistema de eixos, esboce o gráfico de
versus
para o filtro passa-baixa e para o filtro passa-alta. Use o eixo horizontal para a frequência
e o eixo vertical para a razão das amplitudes
.
Pesquise e descreva, com suas palavras, pelo menos duas aplicações práticas para filtros passa-baixa e duas para filtros passa-alta em sistemas eletrônicos, de áudio ou de telecomunicações.
Pesquise e descreva, com suas palavras, pelo menos duas aplicações práticas para filtros passa-baixa e duas para filtros passa-alta em sistemas eletrônicos, de áudio ou de telecomunicações.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: (1) em um mesmo sistema de eixos, esboçar qualitativamente o gráfico de
versus
para um filtro passa-baixa e para um filtro passa-alta; e (2) descrever com palavras pelo menos duas aplicações práticas de cada tipo de filtro em sistemas eletrônicos, de áudio ou de telecomunicações. O conteúdo envolve entendimento da resposta em frequência (magnitude) de filtros de primeira ordem e exemplos de uso real.
Passo 2
Esboço de
para o filtro passa-baixa de primeira ordem:
Para frequência muito abaixo da frequência de corte , o ganho é quase unitário; ao redor de
ocorre o “ponto de –3 dB” e, para
, a amplitude decai aproximadamente como
.
Descrição do traçado (sem escala numérica precisa):
• Para ,
.
• Em ,
.
• Para ,
(declínio de 20 dB/dec).
Para frequência muito abaixo da frequência de corte
Descrição do traçado (sem escala numérica precisa):
• Para
• Em
• Para
Passo 3
Esboço de
para o filtro passa-alta de primeira ordem:
Aqui o comportamento inverte:
• Para ,
tende a zero.
• Em ,
.
• Para ,
.
Aqui o comportamento inverte:
• Para
• Em
• Para
Passo 4
Duas aplicações práticas de filtros passa-baixa:
- Em fontes de alimentação, o filtro passa-baixa remove o ripple de alta frequência gerado pela retificação antes de alimentar circuitos digitais ou analógicos sensíveis.
- Antes de converter um sinal analógico em digital (ADC), usa-se um filtro anti-aliasing passa-baixa para atenuar componentes acima da metade da taxa de amostragem e evitar aliasing.
Passo 5
Duas aplicações práticas de filtros passa-alta:
- Em circuitos de acoplamento de estágios de amplificador de áudio, um passa-alta bloqueia o componente DC e permite apenas as bandas de áudio desejadas (por exemplo, acima de 20 Hz), evitando “estalo” de chaveamento.
- Em sistemas de comunicação, um filtro passa-alta remove ruídos de baixa frequência (como interferências de 50/60 Hz ou drift) antes de processar o sinal útil em rádios ou modems.
Resposta
Segue o esboço qualitativo de
versus
e as aplicações:
Esboço de
:
- Filtro passa-baixa:
•:
•:
•: - Filtro passa-alta:
•:
•:
•: Aplicações práticas: - Para filtros passa-baixa:
- Remoção de ripple em fontes de alimentação.
- Anti-aliasing em conversão A/D.
- Para filtros passa-alta:
- Bloqueio de DC em acoplamento de amplificadores de áudio.
- Rejeição de ruído de baixa frequência em sistemas de comunicação.