A5 Filtros analógicos ativos e passivos

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Os filtros analógicos selecionam qual faixa de frequência de um sinal pode passar e qual é atenuada, usando a mesma função de transferência descrita pelo modelo de análise de frequência. Os filtros passivos, construídos apenas com resistores, capacitores e indutores, são simples, mas têm a desvantagem de carregar a fonte do sinal e não fornecer nenhum ganho; os filtros ativos, que incorporam um amplificador operacional, evitam o uso de indutores volumosos e também podem amplificar o sinal dentro da banda de passagem.

Existem diferentes famílias de aproximações matemáticas para projetar o formato da curva de um filtro, cada uma com uma compensação diferente: a aproximação de Butterworth é a mais plana possível dentro da banda de passagem, sem ondulações, mas sua transição para a banda de bloqueio é relativamente suave; a aproximação de Chebyshev aceita alguma ondulação dentro da banda de passagem em troca de uma transição muito mais abrupta; a abordagem de Bessel prioriza garantir que todas as frequências que ela permite passar sejam atrasadas exatamente pela mesma quantidade de tempo, minimizando a distorção de sinais do tipo pulso, embora sua transição de frequência seja a menos abrupta das três.

A ordem de um filtro determina a rapidez com que sua resposta cai quando essa mesma frequência de corte, já descrita pelo modelo de análise de frequência, é excedida: quanto maior a ordem, mais abrupta a transição, mas também mais complexo o circuito necessário. Filtros de alta ordem quase nunca são implementados de uma só vez, mas sim como uma cadeia de blocos mais simples, de segunda ordem, conectados em cascata, cada um contribuindo com uma parte da resposta total desejada.

Portanto, este módulo, que começa selecionando quais frequências passam e quais não passam, conclui mostrando que não existe uma única maneira "melhor" de filtrar: Butterworth, Chebyshev e Bessel oferecem três abordagens diferentes para o mesmo compromisso entre planicidade, abruptidade da transição e fidelidade temporal, e escolher entre eles significa escolher qual dessas três qualidades é mais importante para o sinal que está sendo filtrado.

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