Filtros passa-alta

A tarefa de um filtro passa-alta é exatamente o oposto de um filtro passa-baixa:oferecer fácil passagem de um sinal de alta frequência e difícil passagem para um sinal de baixa frequência. Como se poderia esperar, as versões indutiva (Figura abaixo) e capacitiva (Figura abaixo) do filtro passa-alta são exatamente o oposto de seus respectivos designs de filtro passa-baixa:

Filtro passa-alta capacitivo.

A impedância do capacitor

A impedância do capacitor (Figura acima) aumenta com a diminuição da frequência. (Figura abaixo) Esta alta impedância em série tende a impedir que sinais de baixa frequência cheguem à carga.

 filtro passa-alta capacitivo v1 1 0 ac 1 sin c1 1 2 0,5u rload 2 0 1k .ac lin 20 1 200 .plotar ac v (2) .fim 

A resposta do filtro passa-alta capacitivo aumenta com a frequência.

Filtro passa-alta indutivo.

A impedância do indutor

A impedância do indutor (Figura acima) diminui com a diminuição da frequência. (Figura abaixo) Essa baixa impedância em paralelo tende a causar um curto-circuito nos sinais de baixa frequência, impedindo-os de chegar ao resistor de carga. Como consequência, a maior parte da tensão cai no resistor em série R1.

 filtro passa-alto indutivo v1 1 0 ac 1 sin r1 1 2 200 l1 2 0 100m rload 2 0 1k .ac lin 20 1 200 .plotar ac v (2) .fim 

A resposta do filtro passa-alta indutivo aumenta com a frequência.



Desta vez, o projeto capacitivo é o mais simples, exigindo apenas um componente acima e além da carga. E, novamente, a pureza reativa dos capacitores em relação aos indutores tende a favorecer seu uso no projeto de filtros, especialmente com filtros passa-altas, onde as altas frequências comumente fazem com que os indutores se comportem de maneira estranha devido ao efeito pele e às perdas do núcleo eletromagnético.

Freqüência de corte

Tal como acontece com os filtros passa-baixa, os filtros passa-alta têm uma frequência de corte nominal , acima do qual a tensão de saída aumenta acima de 70,7% da tensão de entrada. Assim como no caso do circuito de filtro passa-baixa capacitivo, a frequência de corte do filtro passa-alta capacitivo pode ser encontrada com a mesma fórmula:







No circuito de exemplo, não há outra resistência além do resistor de carga, então esse é o valor de R na fórmula.

Aplicação de filtro passa-altas

Usando um sistema estéreo como exemplo prático, um capacitor conectado em série com o alto-falante do tweeter (agudos) servirá como um filtro passa-altas, impondo uma alta impedância aos sinais de graves de baixa frequência, evitando assim que a energia seja desperdiçada em um alto-falante ineficiente para reproduzir tais sons.

Da mesma forma, um indutor conectado em série com o alto-falante woofer (baixo) servirá como um filtro passa-baixa para as baixas frequências que esse alto-falante específico foi projetado para reproduzir.

Neste circuito de exemplo simples, o alto-falante de médio porte é submetido a todo o espectro de frequências da saída do estéreo. Redes de filtros mais elaboradas às vezes são usadas, mas isso deve lhe dar uma idéia geral.

Lembre-se também de que estou mostrando apenas um canal (esquerdo ou direito) neste sistema estéreo. Um aparelho de som real teria seis alto-falantes:2 woofers, 2 médios e 2 tweeters.

O filtro passa-alta direciona as frequências altas para o tweeter, enquanto o filtro passa-baixa direciona as baixas para o woofer.



Para um melhor desempenho ainda, podemos gostar de ter algum tipo de circuito de filtro capaz de passar frequências que estão entre baixas (graves) e altas (agudos) para o alto-falante de médio porte, de modo que nenhum sinal de alta ou baixa potência seja desperdiçado em um alto-falante incapaz de reproduzir esses sons com eficiência.

O que estaríamos procurando é chamado de passagem de banda filtro, que é o tópico da próxima seção.



REVER:

• Um filtro passa-alta permite a passagem fácil de sinais de alta frequência da fonte para a carga e a passagem difícil de sinais de baixa frequência.
• Filtros passa-alta capacitivos inserem um capacitor em série com a carga; filtros passa-altas indutivos inserem um resistor em série e um indutor em paralelo com a carga. O projeto do filtro anterior tenta “bloquear” o sinal de frequência indesejado, enquanto o último tenta encurtá-lo.
• A frequência de corte para um filtro passa-alta é aquela frequência na qual a tensão de saída (carga) é igual a 70,7% da tensão de entrada (fonte). Acima da frequência de corte, a tensão de saída é maior que 70,7% da entrada e vice-versa.

PLANILHAS RELACIONADAS:

• Planilha de filtros ativos
• Planilha de circuitos de filtro passivo