Filtros Passa-Faixa: Projeto, Implementação e Dicas Práticas

Como Criar um Filtro Passa-Faixa

Em muitos sistemas eletrônicos, apenas uma faixa específica de frequências deve passar pela cadeia de sinal. Um filtro passa-faixa deixa precisamente essa banda passar enquanto rejeita todas as frequências mais baixas e mais altas. Combinando um estágio passa-baixa e um passa-alta, obtemos um único filtro que satisfaz este requisito.

Abaixo está um diagrama de blocos em nível de sistema ilustrando o conceito:

 

Diagrama de blocos em nível de sistema de um filtro passa-faixa.

 

Projetar um Filtro Passa-Faixa Usando Capacitores

Quando os dois estágios são conectados em série, o circuito resultante passa apenas frequências que não são nem muito baixas nem muito altas. Aqui está um esquema típico construído com componentes passivos, e a resposta em frequência correspondente é mostrada abaixo.

 

Filtro passa-faixa capacitivo.

 

filtro passa-faixa capacitivo
v1 1 0 ac 1 sin
r1 1 2 200
c1 2 0 2.5u
c2 2 3 1u
rload 3 0 1k
.ac lin 20 100 500
.plot ac v(3)
.end

 

A resposta de um filtro passa-faixa capacitivo atinge pico dentro de uma faixa de frequência estreita.

 

Projetar um Filtro Passa-Faixa Usando Indutores

Embora indutores também possam realizar uma resposta passa-faixa, capacitores tipicamente fornecem maior "pureza" em seu comportamento reativo, dando aos projetistas uma vantagem clara. Um projeto representativo baseado em indutores é mostrado aqui:

 

Filtro passa-faixa indutivo.

 

Reordenar as seções passa-alta e passa-baixa não altera a ação fundamental de filtragem; o circuito ainda rejeita frequências fora da banda desejada.

No entanto, confiar apenas na ação de bloqueio de cada estágio introduz limitações práticas. Mesmo no pico do filtro, a atenuação combinada das seções passa-baixa e passa-alta pode reduzir a amplitude do sinal. Na análise SPICE acima, a tensão na carga nunca excede 0,59 V, apesar de uma fonte de 1 V. A atenuação piora se o filtro for feito mais seletivo ou mais íngreme.

Técnicas mais avançadas podem atingir uma banda de passagem com topo plano sem sacrificar a força do sinal, e exploraremos esses métodos mais adiante neste capítulo.

 

REVISÃO:

• Um filtro passa-faixa permite apenas frequências dentro de uma faixa especificada passarem, bloqueando tanto frequências mais baixas quanto mais altas.
• Pode ser construído cascateando um filtro passa-baixa com um filtro passa-alta (ou vice-versa).
• "Atenuar" significa reduzir a amplitude do sinal; é o mesmo princípio por trás do controle de volume de um estéreo.

PLANILHAS RELACIONADAS:

• Planilha de Filtros Ativos