Filtro passa-banda passivo
Um filtro passa-banda separa uma faixa específica de frequências de outras dentro de um determinado grupo de frequências. Alguns circuitos elétricos sofisticados podem não achar adequado permitir a passagem de frequências muito baixas a 0 Hz ou frequências muito altas. O filtro passa-banda passivo executa as funções de seletividade de frequência dependendo das combinações de resistores em série e capacitores em seu circuito. Eles bloqueiam as frequências mais baixas e as frequências mais altas fora de sua faixa seletiva de passagem de banda. Esses filtros são compostos por filtros passa-baixa e passa-alta.
Construção
Um filtro passa-banda típico deve apresentar duas redes RC conforme mostrado abaixo:
Uma rede RC é usada em série, enquanto a outra rede RC é usada em paralelo. Os valores de frequência de corte podem ser controlados através dos valores do resistor e do capacitor usados no circuito do filtro passa-faixa. Pode permitir uma ampla faixa de frequências ou uma faixa estreita de frequências, dependendo dos valores de frequência de corte. Portanto, uma faixa específica de frequências passa-banda é chamada de largura de banda.
Curva de resposta de frequência
A curva de resposta de frequência é mostrada abaixo. A curva de resposta de frequência mostra dois limites de frequência de corte: limite inferior de frequência de corte fL e limite alto de frequência de corte fH. Todas as frequências abaixo da frequência de corte inferior fL são bloqueadas até que a saída do filtro passa-banda aumente na inclinação de 20db/década. A saída atinge então um valor máximo de 70,7% e permanece constante para uma faixa específica de frequências até que o limite de frequência superior de fH seja atingido. A produção começa a cair novamente a uma inclinação de -20db/década.
O ganho máximo de -3db foi indicado tanto na tendência crescente quanto na tendência decrescente na figura abaixo. Portanto, a média geométrica destes dois pontos de frequência fornece o ponto de ressonância ou ponto de frequência central.
Frequência de ressonância
A média geométrica da frequência de corte superior e da frequência de corte inferior é expressa como:
fr apresenta a frequência central, enquanto fh apresenta o valor da frequência de corte superior e fl representa o valor da frequência de corte inferior.
Mudança de fase
Os filtros passa-banda são filtros de segunda ordem. Significa presença de duas combinações de elementos passivos em seu circuito. O ângulo de fase para filtros de segunda ordem será duas vezes o ângulo de fase dos filtros de primeira ordem. Isso significa que o ângulo de fase deve ser de 180 graus no filtro passa-faixa. A mudança de fase indicou +90 graus até a frequência central e -90 graus após o ponto de frequência central.
Frequências de corte superiores e inferiores
Os valores de frequência superior e inferior podem ser calculados da mesma forma que os cálculos de frequência em filtros passa-banda baixa e alta. A expressão geral é dada por:
Exemplo:
Deve ser projetado um filtro passa-banda que permita frequências entre 5kHz e 40kHz. Supondo que os resistores sejam de 20kΩ, calcule os valores dos capacitores e desenhe o filtro passa-faixa final.
Usando a expressão geral da frequência de corte superior e inferior:
O valor do capacitor passa-alto pode ser calculado usando o limite de frequência inferior:
O valor do capacitor passa-baixo pode ser calculado usando o limite de frequência mais alto:
Conclusão
Os filtros passa-banda funcionam com base no princípio de passar uma faixa seletiva de frequências enquanto bloqueia todas as mais baixas ou mais altas. Eles são compostos por redes de filtro passa-baixa e de filtro passa-alta em sua construção.