PROJETO DE UM FILTRO ATIVO PARA ATENUAÇÃO DE RUÍDO EM SINAIS DE ALTA FREQUÊNCIA

Resumo

O avanço na tecnologia de produtos e sistemas eletrônicos nas últimas décadas tem proporcionado diversos benefícios para a sociedade, bem como o seu dia a dia, tornando ágeis e fáceis as atividades e fornecendo formas de acesso à informação e recursos de forma nunca antes vista. Porém, a maioria dos sistemas eletrônicos está sujeita a interferências eletromagnéticas externas e internas, que podem comprometer significativamente o seu funcionamento. Para que isso não ocorra, é necessário o estudo de formas de filtragem e condicionamento de sinais elétricos em sistemas e produtos eletrônicos, a fim de garantir o seu funcionamento e os seus benefícios. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi o projeto e simulação de um filtro ativo eletrônico para condicionar um sinal de senoidal oscilante de 12 Volts rms com frequência de 60 hertz, utilizado na alimentação elétrica de uma balança industrial de precisão, a qual estava sofrendo a ação de um ruído em forma de uma onda quadrada de amplitude de 0 a 5 volts, com razão cíclica de 50% e 1000 hertz de frequência. Além do projeto do filtro ativo, um objetivo secundário foi o projeto de uma placa de circuito impresso do filtro em questão. Primeiramente, foi realizado um estudo teórico do comportamento de sinais elétricos no domínio do tempo e da frequência, bem como a simulação em software do sinal com o ruído e sua comparação com o sinal filtrado desejado. A partir deste estudo, se pesquisou os tipos de filtros ativos adequados para a atenuação do ruído em questão e, após, foi feita a escolha do Filtro Ativo Passa Baixa, que atenua sinais de frequências altas e conserva sinais de frequências mais baixas. A partir da escolha do tipo de filtro, foram projetados três filtros ativos diferentes, mas com a mesma estrutura VCVS; o primeiro, um filtro de primeira ordem, o segundo, um filtro de segunda ordem, e o terceiro, um filtro de terceira ordem, estes dois últimos projetados utilizando aproximação de Chebyshev, pois somente assim é possível comparar a eficiência dos filtros. O projeto e desenvolvimento dos filtros foram feitos através de cálculos e simulações em software. Uma vez concluídos todos os cálculos e simulações, o filtro de primeira ordem não apresentou uma filtragem muito satisfatória, enquanto os outros dois filtros se mostraram capazes de filtrar o sinal da forma desejada, atenuando o ruído. Contudo, o filtro foi o de terceira ordem, pois ele garante melhor filtragem e possui praticamente a mesma complexidade construtiva do filtro de segunda ordem. A partir do filtro escolhido, foi desenvolvido o projeto de uma placa de circuito impresso, sendo, então, projetada uma placa de face simples, com componentes SMD (Surface Mounted Device / Dispositivo Montado em Superfície) e com dimensões de 30, 48 mm de largura e 38, 10 milímetros de comprimento. Com os resultados obtidos através do projeto dos filtros e da placa de circuito impresso, foi possível concluir que, na maioria das vezes, é possível e vantajoso utilizar amplificadores operacionais e filtros ativos para resolver problemas em sistemas eletroeletrônicos, pois são circuitos de montagem simples e apresentam vantagem em relação aos filtros passivos, os quais necessitam de indutores, apresentam perdas e não permitem a amplificação de sinais, apenas a sua atenuação. Com isso, pode-se dizer que a utilização de filtros ativos em sistemas de baixa potência é uma das melhores opções para resolver problemas de ruídos e interferências elétric