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RELATRIO DE EXPERIMENTOS

Ivan KraischPedro NicolodelliTomas Anderson TeschProf. Dione Antnio de SouzaCentro Universitrio Leonardo da Vinci UNIASSELVIEngenharia Eltrica (ELE17)- Eletrnica Avanada10/06/15

RESUMO

Este trabalho apresenta os resultados obtidos nos experimentos realizados no laboratrio desta instituio na disciplina de Eletrnica Avanada, bem como a nossa anlise sobre os resultados obtidos nestes experimentos. Existem filtros ativos e passivos, quando falamos em filtros ativos, tomamos como base os conversores CC CA operando em modulao por largura de banda, j quando falamos em filtros passivos, tomamos como base uma soluo para a reduo de harmnicas de corrente em sistemas eltricos, estes que no sero nosso enfoque aqui nesta anlise.

Palavras-chave: Experimentos. Filtros. Relatrio.

1 INTRODUO

Este relatrio proporcionar ao leitor uma anlise feita em laboratrio em diferentes tipos de filtros, sendo estes o Filtro Passa Baixa, Passa Alta, Passa Faixa e Rejeita Faixa. Vamos demonstrar em forma de tabelas os resultados obtidos nas nossas anlises, para que fique de fcil compreenso ao leitor, vamos ainda falar sobre os resultados dos experimentos, qual a nossa concluso com o que foi aqui visto.

2. FILTROS ATIVOSOs filtros ativos so usados quando o tamanho dos componentes, o ganho total e as variaes de carga so consideraes importantes do projeto. Nestes circuitos, quando a frequncia da fonte varia, apenas a impedncia do capacitor varia. Nos filtros passa baixas e passa altas, em frequncias muito baixas o capacitor se comporta como um circuito aberto, e o amplificador operacional funciona como um amplificador com um ganho de (R2 / R1). J em frequncias muito altas o capacitor se comporta como um curto circuito e a tenso de sada do amplificador operacional zero.

2.1 OBJETIVO GERAL

Temos como objetivo geral, demonstrar aqui os resultados obtidos durante as aulas no laboratrio de eletrnica realizando experimentos, e anotando dados especficos para que possamos obter o conhecimento prtico em relao aos filtros ativos. Demonstraremos resultados de filtros passa baixa, passa alta, passa faixa e rejeita faixa, os quais foram realizados em laboratrio e em simulao atravs de programa especfico, j que no foi possvel realizar todos os objetivos em laboratrio, mas para garantir o entendimento do assunto abordado foram feitos todos os experimentos no simulador.

2.2 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

Nossos procedimentos experimentais foram realizados nos dias 27/05/2015 e 03/06/2015, no laboratrio de eletrnica desta instituio em horrio de aula como atividade prtica e no dia 06/06/2015, no simulador denominado Proteus.

2.2.1 Experimento 04 Filtro passa baixa

Este tipo de circuito permite a passagem de baixas frequncias com facilidade, enquanto reduz a amplitude de frequncias maiores que a frequncia de corte. Um exemplo de aplicao deste tipo de filtro seria como filtro de altas frequncias para controlar um alto falante, j que as altas frequncias seriam transmitidas de forma ineficiente. Nos filtros passa baixas o ganho dado pela razo R2 / R1.

2.2.2 Experimento 05 Filtro passa alta

Como o prprio nome j diz, este tipo de filtro permite a passagem de frequncias altas com maior facilidade, mas reduz a amplitude das frequncias abaixo da frequncia de corte. frequentemente utilizado para bloquear as frequncias mais baixas, assim permitindo a passagem de um sinal mais complexo. Um exemplo clssico seria o uso para direcionar as altas frequncias para um tweeter enquanto bloqueia os sinais mais graves que seriam prejudiciais neste caso.

2.2.3 Experimento 05 Filtro passa faixa

O filtro passa faixa permite que passem as frequncias de uma certa faixa e reduz as frequncias que esto fora desta faixa. So obtidos com a combinao de filtros passa alta e passa baixa, no qual posto em srie o filtro passa alta antes do passa baixa garantindo assim o seu funcionamento. Este tipo de filtro tem sua aplicao em processamento de sinais por exemplo, onde quer se obter os dados de uma determinada faixa e desprezando os restantes.

2.2.4 Experimento 06 Filtro rejeita faixa

O filtro rejeita faixa tem como caracterstica exatamente o oposto do filtro passa faixa, neste tipo de filtro passa a maioria das frequncias, mas reduz a amplitude de uma determinada faixa. Este tipo de filtro tambm tem aplicao em processamento de dados, assim rejeitando uma certa banda j definida.

2.3 RESULTADOS

2.3.1 Experimento 04 Filtro passa baixa

Realizando o experimento de filtro passa baixa, em laboratrio no dia 27/05/2015, obtemos os dados da tabela a seguir, concluindo que neste tipo de filtro quando aumentamos a frequncia da entrada a amplitude da sada diminui, sustentando a ideia de que este filtro bloqueia as altas frequncias, garantindo assim o funcionamento de um alto falante por exemplo, j que este trabalha com baixas frequncias.

Realizamos o mesmo experimento no simulador proteus, obtendo assim os dados da tabela abaixo, este foi realizado no dia 06/06/2015 este foi completado com xito e assim pudemos concluir que novamente neste tipo de filtro quando aumentamos a frequncia da entrada a amplitude da sada diminui, sustentando a ideia de que este filtro bloqueia as altas frequncias, garantindo assim o funcionamento de um alto falante por exemplo, j que este trabalha com baixas frequncias. A nica diferena neste filtro que foi montado no simulador, que no se leva em considerao a queda de tenso sobre os componentes, que varia conforme a dopagem de cada componente.

Para que fosse possvel calcular o ngulo de defasagem foi necessrio tirar a leitura do perodo no grfico para que assim pudesse ser calculado o ngulo, estes dados foram obtidos apenas no simulador, no sendo realizados em laboratrio, mas o que mudaria em relao a simulao real, seria apenas a preciso dos valores, j que no programa no so consideradas perdas como por exemplo a resistncia de cabos, a real dopagem dos componentes semicondutores e etc.

Para obteno dos valores de ngulos de defasagem usamos a seguinte relao:Perodo da entrada-90Perodo da defasagem-ngulo de defasagemEnto por exemplo no caso da frequncia de corte, 338Hz fica assim:(3,33 x 10-3) x 90 = (1/338) x ngulo de defasagemngulo de defasagem = [(3,33 x 10-3) x 90] / (1/338)ngulo de defasagem = 101,30

O grfico mostra a leitura do perodo de defasagem na frequncia de corte de 338Hz, o mesmo procedimento foi realizado para todas as frequncias utilizadas no experimento. O sinal com linha contnua a entrada e o sinal pontilhado a sada.

2.3.2 Experimento 05 Filtro passa alta

Realizando o experimento de filtro passa alta, em laboratrio no dia 27/05/2015, obtemos os dados da tabela a seguir, concluindo que neste tipo de filtro quando aumentamos a frequncia da entrada a amplitude da sada aumenta, sustentando a ideia de que este filtro bloqueia as baixas frequncias, garantindo assim o funcionamento de um tweeter por exemplo, j que este trabalha com altas frequncias.

Realizamos o mesmo experimento no simulador proteus, obtendo assim os dados da tabela abaixo, este foi realizado no dia 06/06/2015 este foi completado com xito e assim pudemos concluir que novamente neste tipo de filtro quando aumentamos a frequncia da entrada a amplitude da sada aumenta, sustentando a ideia de que este filtro bloqueia as baixas frequncias, garantindo assim o funcionamento de um tweeter por exemplo, j que este trabalha com altas frequncias. A nica diferena neste filtro que foi montado no simulador, que no se leva em considerao a queda de tenso sobre os componentes, que varia conforme a dopagem de cada componente.

Para que fosse possvel calcular o ngulo de defasagem foi necessrio tirar a leitura do perodo no grfico para que assim pudesse ser calculado o ngulo, estes dados foram obtidos apenas no simulador, no sendo realizados em laboratrio, mas o que mudaria em relao a simulao real, seria apenas a preciso dos valores, j que no programa no so consideradas perdas como por exemplo a resistncia de cabos, a real dopagem dos componentes semicondutores e etc.

Para obteno dos valores de ngulos de defasagem usamos a seguinte relao:Perodo da entrada-90Perodo da defasagem-ngulo de defasagemEnto por exemplo no caso da frequncia de corte, 338Hz fica assim:(2,60 x 10-3) x 90 = (1/338) x ngulo de defasagemngulo de defasagem = [(2,60 x 10-3) x 90] / (1/338)ngulo de defasagem = 79,09

O grfico mostra a leitura do perodo de defasagem na frequncia de corte de 338Hz, o mesmo procedimento foi realizado para todas as frequncias utilizadas no experimento. O sinal com linha contnua a entrada e o sinal pontilhado a sada.

2.3.3 Experimento 05 Filtro passa faixa

Realizando o experimento de filtro passa alta, em laboratrio no dia 27/05/2015, obtemos os dados da tabela a seguir, concluindo que neste tipo de filtro tem seu pico de tenso dentro da banda de passagem e reduzindo a tenso fora desta, sustentando a ideia de que este filtro bloqueia as frequncias tanto abaixo da frequncia de corte inferior, quanto acima da frequncia de corte superior, garantindo assim o funcionamento de um sistema de processamento de dados onde quer se usar os dados de uma determinada faixa.

Realizamos o mesmo experimento no simulador proteus, obtendo assim os dados da tabela abaixo, este foi realizado no dia 06/06/2015 este foi completado com xito e assim pudemos concluir que neste tipo de filtro tem seu pico de tenso dentro da banda de passagem e reduzindo a tenso fora desta, sustentando a ideia de que este filtro bloqueia as frequncias tanto abaixo da frequncia de corte inferior, quanto acima da frequncia de corte superior, garantindo assim o funcionamento de um sistema de processamento de dados onde quer se usar os dados de uma determinada faixa. Tendo como nica diferena neste filtro que foi montado no simulador, que no se leva em considerao a queda de tenso sobre os componentes, que varia conforme a dopagem de cada componente.

Para que fosse possvel calcular o ngulo de defasagem foi necessrio tirar a leitura do perodo no grfico para que assim pudesse ser calculado o ngulo, estes dados foram obtidos apenas no simulador, no sendo realizados em laboratrio, mas o que mudaria em relao a simulao real, seria apenas a preciso dos valores, j que no programa no so consideradas perdas como por exemplo a resistncia de cabos, a real dopagem dos componentes semicondutores e etc.

Para obteno dos valores de ngulos de defasagem usamos a seguinte relao:Perodo da entrada-90Perodo da defasagem-ngulo de defasagemEnto por exemplo no caso da frequncia de corte inferior, 318Hz fica assim:(3,10 x 10-3) x 90 = (1/318) x ngulo de defasagemngulo de defasagem = [(3,10 x 10-3) x 90] / (1/318)ngulo de defasagem = 88,72

O grfico mostra a leitura do perodo de defasagem na frequncia de corte inferior de 318Hz, o mesmo procedimento foi realizado para todas as frequncias utilizadas no experimento. O sinal com linha contnua a entrada e o sinal pontilhado a sada.

O grfico mostra a leitura do perodo de defasagem na frequncia de corte superior de 398Hz, o mesmo procedimento foi realizado para todas as frequncias utilizadas no experimento. O sinal com linha contnua a entrada e o sinal pontilhado a sada.

2.3.4 Experimento 06 Filtro rejeita faixa

No realizamos o experimento do filtro rejeita faixa em laboratrio devido falta de tempo para realizar tal experimento, ento a tabela est sem valores medidos.

Realizamos porm o experimento no simulador proteus, obtendo assim os dados da tabela abaixo, este foi realizado no dia 06/06/2015 este foi completado com xito e assim pudemos concluir que neste tipo de filtro tem seu pico de tenso fora da banda de passagem e reduzindo a tenso dentro desta, tendo apenas uma leve queda no valor da tenso, sustentando a ideia de que este filtro bloqueia as frequncias entre a frequncia de corte inferior e a frequncia de corte superior, garantindo assim o funcionamento de um sistema de processamento de dados onde quer se usar os dados cortando os dados de uma determinada faixa.

Para que fosse possvel calcular o ngulo de defasagem foi necessrio tirar a leitura do perodo no grfico para que assim pudesse ser calculado o ngulo, estes dados foram obtidos apenas no simulador, no sendo realizados em laboratrio, mas o que mudaria em relao a simulao real, seria apenas a preciso dos valores, j que no programa no so consideradas perdas como por exemplo a resistncia de cabos, a real dopagem dos componentes semicondutores e etc.

Para obteno dos valores de ngulos de defasagem usamos a seguinte relao:Perodo da entrada-90Perodo da defasagem-ngulo de defasagemEnto por exemplo no caso da frequncia de corte inferior, 1061Hz fica assim:(430 x 10-6) x 90 = (1/1061) x ngulo de defasagemngulo de defasagem = [(430 x 10-6) x 90] / (1/1061)ngulo de defasagem = 41,06

O grfico mostra a leitura do perodo de defasagem na frequncia de corte inferior de 1061Hz, o mesmo procedimento foi realizado para todas as frequncias utilizadas no experimento. O sinal com linha contnua a entrada e o sinal pontilhado a sada.

O grfico mostra a leitura do perodo de defasagem na frequncia de corte superior de 398Hz, o mesmo procedimento foi realizado para todas as frequncias utilizadas no experimento. O sinal com linha contnua a entrada e o sinal pontilhado a sada.

3 CONSIDERAES FINAIS

Em decorrncia do exposto, pudemos concluir nosso objetivo, conseguimos analisar todos os tipos de filtro expostos, apenas ficando pendente a anlise do circuito rejeita faixa em laboratrio, mas o mesmo foi simulado em programa especfico, garantindo assim o entendimento do mesmo e de todos os outros expostos, que tambm foram simulados em programa especfico. Demonstramos tambm um exemplo clssico de aplicao de cada um dos quatro tipos de filtros.

REFERNCIASNILSSON, James W.; RIEDEL, Susan A. Circuitos Eltricos. Rio de Janeiro: LTC, 2003.