Circuito de Filtro Passa-Alta com Transistor
Muitas vezes, é útil poder ter um circuito de filtro passa-alta ativo simples de um transistor usando apenas alguns componentes e cálculos simples para uso em vários projetos de circuitos eletrônicos.
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Os tipos de circuito de transistor incluem:
Tipos de circuitos transistorizados | Emissor comum | seguidor de emissor | Base comum | Darlington par | Par Sziklai | Circuito Espelho de Corrente com Transistor | Cauda Longa com Transistores | Fonte de Corrente Constante | Multiplicador de Capacitância | Amplificador de dois transistores | Circuito de Filtro Passa-Alta com Transistor
Veja também: Projeto de circuito transistorizado
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Embora os amplificadores operacionais sejam capazes de formar a base de um filtro passa-alto ativo, um único transistor também é capaz de fornecer a mesma função com desempenho muito aceitável.
Às vezes é mais conveniente usar um único transistor do que usar um amplificador operacional. Em circunstâncias como esta, o projeto simples dado abaixo pode fornecer uma excelente solução para um filtro passa-alta ativo.
Embora o circuito de filtro passa-alto de transistor único não tenha um desempenho tão bom quanto a versão do amplificador operacional porque tem menos ganho, o desempenho ainda será bom o suficiente para a maioria das aplicações de projeto de circuito eletrônico.
Fundamentos do filtro passa-alto
Como o nome indica, um filtro passa-alto é uma forma de filtro usado no projeto de circuitos eletrônicos que passa as frequências mais altas e rejeita as frequências mais baixas.
Os circuitos de filtro passa-alto podem ser usados em uma variedade de aplicações, incluindo a redução de zumbido e ruído geral de baixa frequência em circuitos de áudio para a remoção de uma variedade de elementos de sinais de baixa frequência antes da entrada em estágios adicionais de um projeto de circuito eletrônico.
A forma da curva é importante. Uma das características mais importantes é a frequência de corte. Isso é normalmente considerado como o ponto onde a resposta caiu 3dB, ou seja, a tensão caiu para 1/√2 ou 70,7% do valor dentro da banda.
Outra característica importante é a inclinação final do roll off. Isso geralmente é governado pelo número de ‘pólos’ no filtro. Normalmente há um pólo para cada capacitor ou indutor em um filtro.
Quando plotado em escala logarítmica, o roll-off final torna-se uma linha reta, com a resposta caindo na taxa de roll-off final. Isso é 6dB por pólo dentro do filtro.
A vantagem de usar um circuito de amplificador operacional para o filtro de alta frequência é que um circuito de polos múltiplos pode ser feito usando apenas capacitores e resistores, em vez de indutores que poderiam ser necessários.
Circuito de filtro passa-alta ativo de um transistor
O circuito do filtro passa-alto do transistor dado abaixo fornece um filtro bipolar com ganho unitário. Isso significa que a taxa de roll-off final será de 12 dB por década.
Usando apenas um único transistor, este filtro é conveniente para colocar em um circuito maior porque contém poucos componentes e não ocupa muito espaço.
Sendo essencial uma forma de seguidor de emissor, este projeto de circuito eletrônico fornece apenas ganho de tensão unitário para as frequências dentro da banda.
O projeto do circuito do transistor passa-alta ativo é bastante direto, usando apenas um total de quatro resistores, dois capacitores e um único transistor. As condições de operação do transistor são configuradas normalmente. R2 e R3 são usados para configurar o ponto de polarização para a base do transistor. Freqüentemente, isso é definido para fornecer a tensão de base na metade da tensão do trilho, de modo que as excursões máximas de tensão possam ser feitas sem atingir a tensão do trilho.
Os valores desses resistores também devem ser ajustados para que o valor total dos resistores em paralelo não afete o funcionamento do filtro como veremos a seguir, além de poder fornecer corrente suficiente para a base do transistor.
O resistor do emissor Re é o resistor do emissor é calculado para fornecer a corrente necessária através do transistor sabendo a tensão nele, pois será 0,6 volts abaixo da tensão que está na base, para um transistor de silício. Para um transistor de germânio é apenas 0,2 a 0,3 volts abaixo da tensão de base. Conhecendo a tensão no emissor, basta um simples cálculo da Lei de Ohm para determinar o valor do resistor do emissor.
Os componentes do filtro estão incluídos no feedback negativo da saída do circuito para a entrada. Os componentes que formam a rede de filtro ativo consistem em C1, C2, R1 e a combinação de R2 e R3 em paralelo, assumindo que a resistência de entrada para o circuito seguidor do emissor é muito alta e pode ser ignorada.
Os capacitores devem ter tolerâncias razoavelmente estreitas – cerâmica, filme de metal, etc. são ideais. Capacitores eletrolíticos de alumínio não devem ser usados, pois geralmente têm uma tolerância de -20% e +50% e isso pode levar a algumas características de desempenho indesejadas.
As equações para determinar os valores dos componentes fornecem uma resposta Butterworth. Essa resposta do filtro fornece nivelamento máximo dentro da banda passante à custa de atingir o roll-off final o mais rápido possível. Isso foi escolhido porque essa forma de filtro se adapta à maioria das aplicações e a matemática funciona facilmente. Embora esta possa não ser a forma de filtro necessária para todos os projetos de circuitos eletrônicos, é mais do que adequada para a maioria.
Onde:
Β = o ganho de corrente direta do transistor
f 0 = a frequência de corte do filtro passa-alto
π = a letra grega pi e é igual a 3,14159
Ao projetar o circuito, pode ser necessária uma pequena iteração para otimizar o valor para que os componentes disponíveis possam ser usados e os valores de impedância etc. possam cair dentro de limites aceitáveis.
O circuito simples de filtro passa-alto ativo de dois polos permite que um circuito simples seja incorporado em áreas onde pode não ser conveniente usar outra abordagem. Os cálculos simples e os poucos componentes utilizados o tornam ideal para uso.
Este circuito de filtro passa-alto de um transistor pode ser usado quando houver necessidade de um circuito para eliminar o zumbido de baixa frequência, mas reter o áudio de alta frequência, etc. .
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