A tarefa de um filtro passa-altos é precisamente o oposto de um filtro passa-baixo: oferecer uma passagem fácil de um sinal de alta frequência e uma passagem difícil para um sinal de baixa frequência. Como seria de esperar, as versões indutiva (Figura abaixo) e capacitiva (Figura abaixo) do filtro passa-alto são exactamente o oposto dos seus respectivos designs de filtro passa-baixo:
Filtro passa-alto capacitivo.
Impedância do condensador
A impedância do condensador (Figura acima) aumenta com frequência decrescente. (Figura abaixo) Esta impedância alta em série tende a bloquear sinais de baixa frequência de chegar à carga.
capacitive highpass filter v1 1 0 ac 1 sin c1 1 2 0.5u rload 2 0 1k .ac lin 20 1 200 .plot ac v(2) .end
A resposta do filtro capacitivo passa-alto aumenta com frequência.
filtro passa-alto indutivo.
Impedância do indutor
Impedância do indutor (Figura acima) diminui com a frequência decrescente. (Figura abaixo) Esta baixa impedância em paralelo tende a diminuir os sinais de baixa frequência desde que se chega à resistência de carga. Como consequência, a maior parte da voltagem é reduzida através da resistência de série R1.
inductive highpass filter v1 1 0 ac 1 sin r1 1 2 200 l1 2 0 100m rload 2 0 1k .ac lin 20 1 200 .plot ac v(2) .end
A resposta do filtro passa-alto indutivo aumenta com frequência.
Desta vez, o desenho capacitivo é o mais simples, exigindo apenas um componente acima e além da carga. E, mais uma vez, a pureza reactiva dos condensadores em relação aos indutores tende a favorecer a sua utilização na concepção do filtro, especialmente com filtros passa-altos, onde as altas frequências geralmente causam um comportamento estranho dos indutores devido ao efeito skin e perdas do núcleo electromagnético.
Frequência de corte
As com filtros passa-baixo, os filtros passa-altos têm uma frequência de corte nominal, acima da qual a tensão de saída aumenta acima de 70,7% da tensão de entrada. Tal como no caso do circuito do filtro passa-baixo capacitivo, a frequência de corte do filtro passa-alto capacitivo pode ser encontrada com a mesma fórmula:
No circuito de exemplo, não há outra resistência além da resistência de carga, pelo que é o valor para R na fórmula.
Aplicação do filtro passa-alto
Usando um sistema estéreo como exemplo prático, um condensador ligado em série com o altifalante tweeter (agudos) servirá como um filtro passa-alto, impondo uma impedância elevada aos sinais graves de baixa frequência, impedindo assim que essa potência seja desperdiçada num altifalante ineficiente para a reprodução de tais sons.
Na mesma moda, um indutor ligado em série com o altifalante woofer (baixo) servirá como um filtro passa-baixo para as baixas frequências que um altifalante específico é concebido para reproduzir.
Neste circuito de exemplo simples, o altifalante de médio alcance está sujeito a todo o espectro de frequências da saída do estéreo. São por vezes utilizadas redes de filtros mais elaboradas, mas isto deve dar-lhe a ideia geral.
Também tenha em mente que só lhe estou a mostrar um canal (à esquerda ou à direita) neste sistema estéreo. Um verdadeiro sistema estéreo teria seis colunas: 2 woofers, 2 midranges, e 2 tweeters.
Filtro passa-alto encaminha frequências altas para o tweeter, enquanto o filtro passa-baixo encaminha baixas para o woofer.
Para um melhor desempenho ainda, podemos gostar de ter algum tipo de circuito de filtro capaz de passar frequências que estejam entre baixas (graves) e altas (agudos) para o altifalante de médio alcance, para que nenhuma da potência do sinal de baixa ou alta frequência seja desperdiçada num altifalante incapaz de reproduzir eficientemente esses sons.
O que procuraríamos chama-se um filtro passa-banda, que é o tópico da secção seguinte.
REVIEW:
- Um filtro passa-alto permite a passagem fácil de sinais de alta frequência da fonte para a carga, e a passagem difícil de sinais de baixa frequência.
- Filtros passa-altos capacitivos inserem um condensador em série com a carga; filtros passa-altos indutivos inserem uma resistência em série e um indutor em paralelo com a carga. O design do primeiro filtro tenta “bloquear” o sinal de frequência indesejado enquanto o segundo tenta encurtá-lo.
- A frequência de corte para um filtro passa-alto é aquela frequência em que a tensão de saída (carga) é igual a 70,7% da tensão de entrada (fonte). Acima da frequência de corte, a tensão de saída é superior a 70,7% da tensão de entrada, e vice-versa.
FOLHAS DE TRABALHO RELACIONADAS:
- Folha de Trabalho de Filtros Activos
- Folha de Trabalho de Circuitos de Filtros Passivos