Filtro passa-alta, características e aplicações!
Você sabe o que são os filtros passivos e para que eles servem? Neste artigo o Mundo da Elétrica explica o que são filtros, o que é filtro passivo passa-alta, como funciona um filtro passa-alta e quais são as características de um filtro passa-alta. Vamos lá!
O que são filtros?
Os filtros possuem um papel fundamental na elétrica como por exemplo, em processamento de sinais, vídeo, áudio e dados, também sendo usado em sistemas de alimentação, de telecomunicações, controle e outras aplicações.
Na elétrica, os filtros possuem a capacidade de filtrar um determinado sinal, ou seja, os filtros elétricos têm a função de selecionar ou rejeitar uma ou diversas faixas de frequência de um sinal eléctrico.
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Existem diversos tipos de filtros como por exemplo, os filtros passa-alta. Filtro passa-baixa, filtro passa faixa e filtros rejeita faixa. Todos estes filtros podem ser filtros passivos e filtros ativos, onde os filtros passivos são aqueles que são feitos essencialmente de componentes passivos como resistores, capacitores e indutores.
Todos os filtros possuem um ganho, que é a relação entre o sinal de saída e o sinal de entrada, e este ganho é diferente entre os filtros passivos e filtros ativos. O ganho de um filtro passivo sempre será menor que 1 e o ganho de um filtro ativo pode ser maior que 1, ou seja, os filtros passivos têm como característica atenuar o sinal e os filtros ativos têm a característica de amplificar o sinal.
Filtro passivo passa-alta
Os filtros passivos passa-alta são circuitos que permitem a passagem de sinais de alta frequência e reduz a intensidade de sinais de baixa frequência. Isto é, a partir de uma frequência de referência ele permite que frequências mais altas que elas passem livremente e frequências mais baixa sejam atenuadas.
Filtro passivo passa-alta – Funcionamento
O circuito de um filtro passivo passa-alta é composto por um capacitor em série com uma resistência. O sinal de saída do filtro passa-alta fica em paralelo com resistor, como um divisor de tensão. Veja a imagem abaixo do filtro passivo passa-alta.
Circuito de um filtro passivo passa-alta.
Para entender como funciona um filtro passivo passa-alta é preciso conhecer sobre alguns conceitos de eletricidade, e principalmente como um capacitor se comporta em circuitos de corrente alternada (CA) e circuitos de corrente contínua (CC).
Para entender o funcionamento do filtro passa-alta devemos levar em consideração a reatância capacitiva. Quando o capacitor é submetido à sinais alternados ele apresenta uma resistência, que é definida como reatância capacitiva.
Se consideramos o valor da reatância capacitiva constante e tivermos a fórmula da reatância capacitiva é o suficiente para entendermos como funciona um filtro passa-alta. A fórmula da reatância capacitiva está representada na imagem abaixo.
Fórmula para calcular reatância capacitiva.
Podemos observar que se o valor da frequência for baixo, a reatância capacitiva será alta e caso a frequência seja alta a sua reatância capacitiva será baixa. Ou seja, sinais de baixa frequência o capacitor tende a aumentar sua reatância capacitiva e bloqueá-lo, e sinais de alta frequência o capacitor tende a abaixar sua reatância capacitiva e permitir a passagem do sinal.
Agora que sabemos como é o funcionamento de um capacitor em determinados circuitos, e como é o circuito de um filtro passivo passa-alta fica mais fácil entender o funcionamento do filtro passa-alta.
Se uma carga for ligada em paralelo com o resistor os sinais de alta frequência passarão, pois a reatância capacitiva será baixa, e se um sinal de baixa frequência for ligado à entrada do filtro, o capacitor oferece uma reatância capacitiva, não permitindo a passagem do sinal. Estas características são de um filtro passivo passa-alta, porque sinais de alta frequência passam, enquanto sinais de menor frequência são bloqueados pelo filtro.
Filtro passivo passa-alta – Frequência de corte
Para fazermos uma análise mais completa deste filtro precisamos entender e definir o que é frequência de corte, porque nessa análise que acabamos de fazer não tivemos nenhum referencial definido para saber o que é alta ou baixa frequência. A fórmula de frequência de corte do filtro passivo passa-alta está representada na imagem abaixo.
Fórmula para calcular frequência de corte.
Pela análise que acabamos de fazer, apenas com o capacitor é possível cortar os sinais de menor frequência e deixar os sinais de maior frequência passar, porém precisamos definir a frequência de corte do filtro, sendo assim precisamos do resistor, porque sem ele não poderíamos definir os valores de frequência que seria permitido passar ou serem bloqueados.
Nos filtros passivos a frequência de corte também é definida como a frequência em que o sinal sofre uma atenuação, onde esta atenuação é de aproximadamente 30%, ou seja, o sinal de saída possui aproximadamente 70% da intensidade do sinal de entrada.
Se você está interessado em aprender um pouco mais sobre capacitores, o Mundo da Elétrica apresenta no vídeo abaixo detalhes do que é um capacitor, como funciona um capacitor e quais são as aplicações e características de um capacitor.
Finalizamos mais um artigo e caso tenha ficado alguma dúvida ou curiosidade sobre o funcionamento, aplicação ou características dos filtros passivos passa-alta, deixe nos comentários que iremos responder!
Sobre o autor
Eletricista desde 2006, Henrique Mattede também é autor, professor, técnico em eletrotécnica e engenheiro eletricista em formação. É educador renomado na área de eletricidade e um dos precursores do ensino de eletricidade na internet brasileira. Já produziu mais de 1000 videoaulas no canal Mundo da Elétrica no Youtube, cursos profissionalizantes e centenas de artigos técnicos. O conteúdo produzido por Henrique é referência em escolas, faculdades e universidades e já recebeu mais de 120 milhões de acessos na internet.
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