Filtros RC

Currículos: Sek II, electronics courses

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Objetivo

Medir as respostas em frequência de filtros RC passa-baixa e passa-alta.

A montagem

Fonte: senoidal, amplitude 5 V (valor eficaz 3,54 V), 159,15 Hz — a frequência de corte dos filtros. Embaixo — o filtro passa-baixa: um resistor de 1 kΩ, depois um capacitor de 1 µF, saída no capacitor. Em cima — o filtro passa-alta: um capacitor, depois um resistor, saída no resistor. Voltímetros no modo AC nas saídas.

Procedimento

1. Anote as tensões de saída dos dois filtros.
2. Ajuste sucessivamente 20, 50, 100, 300, 500 e 1000 Hz e anote as duas saídas em cada frequência.
3. Trace os gráficos da razão \(U_{out} / U_{in}\) em função da frequência. Considere \(U_{in}\) igual à tensão eficaz da fonte, 3,54 V.

Resultado esperado

Na frequência de corte \(f = 1 / (2\pi RC)\) ≈ 159 Hz as duas saídas ficam em cerca de 2,50 V — 0,71 da entrada. Em 20 Hz: passa-baixa — cerca de 3,5 V, passa-alta — cerca de 0,44 V. Em 1000 Hz: passa-baixa — cerca de 0,56 V, passa-alta — cerca de 3,5 V.

Questões

1. Qual filtro é adequado para remover o ruído de alta frequência do sinal de um sensor?
2. Como mudará a frequência de corte se for usado um capacitor de 0,1 µF?

Respostas

1. O filtro passa-baixa. Ele deixa passar as variações lentas do sinal quase inalteradas, cerca de 3,5 V de 3,54 V em 20 Hz, e atenua as rápidas: em 1000 Hz restam apenas cerca de 0,56 V. Sua frequência de corte é escolhida acima das frequências do sinal útil e abaixo das do ruído.
2. Ela fica dez vezes maior: \(f = 1 / (2\pi RC)\) = 1 / (2π · 1 kΩ · 0,1 µF) ≈ 1,59 kHz.