Guia Completo dos Tipos de Filtros no Processamento de Sinais

De modo geral, filtros são processos ou dispositivos que removem características ou componentes desnecessários de um sinal de frequência durante o processamento de sinais. Eles são comuns em computação gráfica, processamento de imagens, sistemas de controle, radares, telecomunicações, entre outros. Além disso, existem diversos tipos de filtros que abordaremos hoje.

Tipos de filtros lineares eletrônicos

O que é um Filtro?

Um filtro é um circuito que remove componentes indesejados, como sinais eletrônicos, ruído, etc., enquanto estes passam por dispositivos ou meios de filtragem.

Outra definição foca na atenuação de frequências específicas enquanto amplifica ou permite a passagem de outras. Assim, filtros eletrônicos extraem frequências de sinais que contenham frequências irrelevantes ou desnecessárias.

Tipos de Filtros

Os fabricantes classificam diversos filtros dependendo do seu método de construção e método de frequência.

Baseados na sua Construção

Dois tipos de filtros se enquadram na característica de construção.

• Filtros Passivos

Um filtro passivo é um tipo de filtro que possui componentes passivos, incluindo indutores, capacitores e resistores.

Um filtro passa-banda passivo

Como não requerem fonte de energia externa, esses filtros não apresentam ganho de tensão. Isso também significa que a tensão de saída será sempre menor que a tensão de entrada.

Além disso, embora não processem baixas frequências, filtros passivos conseguem filtrar sinais de alta frequência facilmente.

Por fim, filtros passivos têm design simples. No entanto, ao conectar uma carga ao filtro, você afetará suas características. Também é possível impactar seus elementos ao colocar o filtro em cascata para obter um filtro de ordem superior.

• Filtro Ativo

Ao contrário dos filtros passivos, filtros ativos possuem componentes ativos como transistores, amplificadores operacionais, capacitores e resistores.

Filtro ativo

Infelizmente, ele funciona com uma fonte de energia externa, embora gere um alto ganho de tensão. Esse ganho de tensão amplifica ainda mais sinais de entrada fracos. Também não processa sinais de frequência extremamente alta, mas filtrará sinais de frequência excepcionalmente baixa.

Ademais, filtros ativos têm design complexo, mas podem fornecer baixa impedância de saída e alta impedância de entrada. Isso explica por que qualquer impedância de carga não afetará as características do filtro.

Finalmente, se você deseja aumentar a ordem do filtro, utilize filtros ativos em configurações em cascata. Você não precisará se preocupar em perder a potência do sinal de entrada.

Baseados na sua Resposta em Frequência

A segunda classificação de filtros depende dos tipos abaixo:

Filtro Passa-Baixa

Um filtro passa-baixa permite sinais com baixa frequência sem diminuir sua potência, mas rejeita sinais de alta frequência.

Filtro passa-baixa

O filtro compreende um componente reativo que causa variação com a frequência de entrada. Assim, a variação da reatância causa um aumento ou diminuição da queda de tensão no circuito. Então, uma grande queda de tensão na saída permitirá a passagem do sinal. Se a queda for menor, o filtro bloqueará o sinal.

Filtro Passa-Alta

Um filtro passa-alta rejeita/bloqueia um sinal de baixa frequência enquanto permite a passagem de sinais de alta frequência sem atenuar sua amplitude.

Filtro passa-alta

Um sinal de frequência mais alta (comparado à frequência de corte) pode passar com amplitude completa. Por outro lado, o filtro bloqueia um sinal de frequência mais baixa que a frequência de corte.

Filtro Passa-Banda

O filtro bloqueia frequências mais altas ou mais baixas que as frequências da banda de passagem, mas permite uma banda específica de frequências.

Filtro passa-banda

Além disso, consiste em duas frequências de corte, superior e inferior. Portanto, o filtro bloqueará frequências altas e baixas enquanto permite as frequências da banda de passagem (frequências intermediárias) sem qualquer atenuação.

Se você combinar um filtro passa-alta e um filtro passa-baixa em configuração em cascata, obterá um filtro passa-banda. O filtro passa-alta bloqueará as baixas frequências, enquanto o filtro passa-baixa bloqueará as altas frequências.

Filtro Rejeita-Banda / Notch / Filtro Para-Banda

Um filtro rejeita-banda reduz ou limita as frequências do sinal em uma banda fixa de frequências.

Filtro para-banda / rejeita-banda

Sua operação é completamente oposta à de um filtro passa-banda. Um filtro notch permite sinais de alta e baixa frequência, mas limita a banda fixa de frequências entre eles.

Além disso, possui frequências de corte superior e inferior. No entanto, se as frequências de corte receberem quaisquer frequências de sinal entre elas, o filtro rejeitará esses sinais.

Curvas de Resposta

De modo geral, curvas de resposta mostram como um filtro se comporta. Um exemplo inclui o diagrama abaixo com uma variedade de filtros.

Template de forma de banda

Aplicações de Filtros

Frequentemente, você encontrará filtros aplicados nas seguintes áreas:

(TV)

(Fabricação automotiva)

Conclusão

Em resumo, você pode aplicar filtros em projetos que exijam sinais sem interrupções. Além disso, os diversos filtros atuam como guia para o uso de dispositivos específicos.

Se você tiver alguma dúvida sobre filtros de frequência, não hesite em nos contatar.