Projetos de Filtros para Rádio Controle (ART2474)

Detalhes: Escrito por: Newton C. Braga

No projeto de sistemas de rádio controle multicanais modulados em tom, o ponto mais crítico para muitos é a elaboração dos filtros de áudio. Tais filtros devem apresentar boa seletividade, além de, se possível, não fazerem uso de indutâncias que são difíceis de conseguir em valores altos, como os que seriam necessários para a faixa de áudio. Neste artigo abordamos alguns circuitos de filtros RC, ou seja, que não fazem uso de bobinas, e de excelente desempenho.

O tipo mais comum de filtro de tom para sistema de rádio controle é o que faz uso de uma bobina e um capacitor, da forma tradicional como usado nos circuitos de sintonia de rádio.

Conforme mostra a figura 1, este circuito é formado por uma bobina e um capacitor que ressonam na frequência que se quer deixar passar.

Figura 1 – Filtro LC

Com a utilização de bobinas apropriadas, ou seja, de baixas resistências de enrolamento, pode-se conseguir um Q elevado para o circuito.

Este fator Q, que muitos leitores não entendem, é muito importante num circuito ressonante, pois ele determina a seletividade.

Se tivermos um circuito LC, como mostra a figura 2, na verdade, o enrolamento da bobina e os próprios fios terminais do capacitor apresentam resistências que influem no seu desempenho.

Figura 2 - Seletividade

O resultado da presença desta resistência é que não só a frequência para a qual ele está sintonizado passa, como frequências próximas.

Colocando isso num gráfico, vemos que, quanto maior for a resistência, mais larga será a faixa e, portanto, menor a seletividade.

Para medir a seletividade de um circuito LC ou de outro tipo, usamos uma grandeza denominada fator Q ou fator de qualidade.

Podemos definir este fator como a relação entre a reatância de um circuito e a resistência associada.

Podemos, nos circuitos de rádio controle, obter filtros com fatores Q bem elevados, o que garante uma separação entre os canais e, portanto, o maior número deles.

Entretanto, as bobinas usadas, por terem número elevado de espiras, apresentam problemas construtivos.

Com a facilidade de se obter amplificadores operacionais integrados de grande desempenho, podemos, em torno destes circuitos, construir filtros sem bobinas, com elevado fator de qualidade, perfeitamente utilizáveis em controle remoto.

FILTROS COM AMPLIFICADORES OPERACIONAIS

Podemos construir filtros de bom desempenho em torno de integrados como o 741 ou outros que tenham tensões de alimentação mais baixas, se este for um problema para o modelo que vai ser dirigido à distância.

Podemos, para efeito de orientação, dar as características do 741 e de alguns amplificadores operacionais para tensões menores:

741 - Amplificador operacional

Ganho de tensão (sem realimentação): 100 dB

Impedância de entrada: 1 M

Impedância de saída: 150 Ω

Faixa de tensões de alimentação: 5 a 18 V

Frequência de transição: 1 Mhz

FILTRO 1

O primeiro tipo de circuito é o mostrado na figura 3, que se baseia num duplo T na realimentação negativa.

Figura 3 – Filtro Duplo T

Neste circuito obtém-se excelente seletividade e a frequência dependerá dos valores do duplo T.

Neste duplo T, os capacitores e resistores devem manter as seguintes relações:

C3 = C4 = 0,5 x C2

R2 = R3 = 2 x R4

A frequência de atuação é calculada pe1a fórmula:

f=1/(2 x Pí x R2 x C3)

Onde:f é a frequência em hertz (Hz)

Pi = 3,14 (constante)

C3 em farads

R2 em Ω

Com os valores usados no circuito original temos uma boa aproximação para 1 kHz.

A impedância de entrada deste circuito é dada por R1 e está em torno de 10 k.

Lembramos que uma etapa de potência deve ser usada para acionamento de relês, já que a impedância de saída do integrado, assim como a intensidade do sinal, não permitem sua ligação direta.

FILTRO 2

Este circuito utiliza a técnica do múltiplo feedback e pode ser facilmente construído em torno de um 741 apenas. (figura 4)