Eliminando ruídos de áudio com filtro passa-baixa RC na fonte de alimentação DC.
SÍNTESE SONORA & ELETRÔNICA ARTESANAL
A
boa filtragem é essencial em muitos projetos eletrônicos,
principalmente os que envolvem sinais de áudio.
Efeitos
desagradáveis :
-
O
ronco no alto-falante que aparece na ausência de som.
-
O
volume auto com uma estação de rádio misturado ao som.
-
O
ronco ,chiados AC que nem sempre vem dos cabos ou de problemas de
blindagem.
A
fuga de 60 Hz para dentro de um equipamento eletrônico de áudio
pode ser percebida como um som constante, semelhante a um ronco ou
zumbido bastante grave.
O
"ripple" ou ondulação de uma fonte nada mais é do que a
oscilação de tensão da ordem de milivolts que se mantém na saída
de corrente contínua e que justamente tem uma frequência de 60Hz ou
120Hz (para as fontes de onda completa).
Atualização! (30/05/20)
Apenas como
informação adicional e talvez muito útil ,pois tenho notado a
baixa qualidade ou baixo dimensionamento dos capacitores das fontes
mais simples ,adiciono abaixo um método teórico para estipular de
forma mais adequada o capacitor que elimina o "ripple" de
uma fonte …
A suavização desse
"ripple" é realizada por um capacitor eletrolítico de
grande valor conectado através da fonte de CC para atuar como um
reservatório, fornecendo corrente à saída quando a tensão de CC
variável do retificador está caindo.
A suavização não
é perfeita devido à queda da tensão do capacitor durante a
descarga, gerando uma pequena tensão de ondulação . Para muitos
circuitos, uma ondulação de 10% da tensão de alimentação é
satisfatória e a equação abaixo fornece o valor necessário para o
capacitor de suavização. Um capacitor maior dará menos ondulações.
O valor do capacitor deve ser dobrado ao suavizar a CC em meia onda.
A eficácia de
suavização do capacitor depende significativamente da corrente de
carga, pois isso aumenta a resposta de suavização do capacitor que
diminui correspondentemente em cargas com maior corrente , e
exigirem um capacitor de suavização mais substancial para poder
manter o "ripple" em valores aceitáveis.
Um exemplo:
Uma fonte onda
completa com F=120 Hz ,com transformador de secundário de Vtr=24
volts CA e corrente máxima de I=3 Amperes.
Nesse caso queremos
um fator de "ripple" de 10% padrão.
Temos que achar :
Tensão DE PICO do
TRAFO (Vp)
Vtr * Raiz quadrada
de 2 = Vp
Vp=24 * Raiz
quadrada de 2 >>> Vp=33,94v
Tensão de PICO no
CAPACITOR (Vpc)
Vpc=Vp-Vd (Vd ) é
a queda de tensão nos dois diodos ativos da ponte
Vpc=33,94-1,2
>>>>Vpc=32,54v
Tensão de "ripple"
(Vrp)
Vrp=10% de Vpc
Vrp=10 * 32,54 / 100
>>>Vrp=3,24
Vrp= I / F * C >>>
C= I/ F * Vrp >>>> C= 0,007716 F ou 7.716uF
Como não tem um capacitor com este valor fazemos uma associação em
paralelo de valor próximo sempre igual ou um pouco maior .
A tensão de
trabalho de um capacitor de filtro (Vcp) é 50% maior que tensão de
pico do transformador.
Vcp = 50% + de Vtr
>>>Vcp= 50,91 volts
O valor padrão ou
comercial de isolação dos capacitores é 50 Volts.
Eu usaria dois
capacitores um de 4700uf x 50v e outro de 3300uf x 50v em paralelo
que resulta 8000uf x 50v.
Para
sanar esses problemas existem várias técnicas de filtragem, em
minhas experiências e montagens uso o filtro passa baixa RC na
saída da fonte de alimentação DC .
Dentro
dos filtros passivos o filtro passa baixa que é constituído por um
circuito RC- série.
Um
filtro passa baixas ideal elimina completamente todas as frequências
acima da frequência de corte, enquanto permite que as
frequências abaixo desta faixa passem inalteradas.
Para
ondas senoidais (abaixo da frequência de corte) de baixa frequência
e consequentemente as tenções contínuas ,a reatância capacitiva
assume valores altos em comparação com a resistência ,assim ,a
tensão de entrada da fonte é quase igual à da saída. Para
frequências altas (após a frequência de corte) o circuito funciona
inversamente, a reatância capacitiva assume valores baixos em
comparação com a resistência, atenuando a tensão (jogando para
terra) destas frequências em valores praticamente nulos. Por isso o
filtro é chamado de passa - baixa, pois deixa passar sinais
inferiores ao ponto de início de bloqueio de frequências.
Calculando
a resistência e capacitância em relação as necessidades de
funcionamento do parelho alimentado podemos calcular os valores do
resistor e capacitor de corte.
Exemplo:
Uma
fonte saída 12 volts 1A
O
equipamento neste caso é um pré-amplificador que consome uns 30 mA
no geral.
Valor
de R e C para atenuar ruido teórico?
Frequência
inicial de corte 60HZ .
FC=1/2.pi.R.C
R=1/2.pi.Fc.C
Resistor
tem que ter valor baixo para não influenciar muito a tensão e a
corrente DC e a potência do resistor deve ser observada em relação
o consumo do equipamento. Eu costumo adotar valor inicial de 100 R,
mas as vezes têm que se experimentar valores próximos para fazer
uma sintonia fina e retirar a maior quantidade de ruido que sai no
áudio…
Exemplo
teórico
60=1/2.pi.100.C
c=1/2.pi.60.100
c=0,0000265
f
c=26,5
uF >>>>pode se usar valor comercial próximo ou
associação paralelo teoricamente.
Não
dá para usar assim na pártica ,pois a frequência de corte fica
muito em cima das frequências ruidosas…
O
corte tem que ser mais baixo, como geralmente a fonte e o circuito
tem capacitores de filtragem altos…
NA
PRATICA!
Eu
experimento apenas o resistor 100 r ou um pouco mais ate eliminar o
ruido sem comprometer a saída DC!
A
além disso aumentar a capacitância do eletrolítico do filtro da
fonte para no mínimo 2200 uf também ajuda…
A
frequência de corte fica bem baixa e atenua muito bem!
Não
esquecer da potência do resistor e da voltagem de isolação do
capacitor!
O
resistor :
P=i.u
P=0.03A
* 12
P=0,36W
Então
um resistor de 1/2 w fica bem ai…
O
capacitor basta isolação 16 ou 25 volts!
Material de apoio:
LABORATÓRIO
DE ELETRICIDADE E ELETRÔNICA
CAPUANO,
FRANCISCO MARINO, MARIA AP M Edição: 11
http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigos/49-curiosidades/3207-art436.pdf
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigos/54-dicas/5389
https://pt.wikipedia.org/wiki/Filtro_passa-baixo
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigos/54-dicas/5389
https://electronicsclub.info/powersupplies.htm
https://www.youtube.com/watch?reload=9&v=R5vY3IDz2hU
https://www.youtube.com/watch?v=ieWNN5pxGHM&t=595s
