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Leia módulo e fase em um diagrama de Bode

Calcule uma frequência de corte de primeira ordem, decibéis e frequências de teste significativas.

Uma razão, não uma tensão absoluta

Para uma função de transferência de tensão, o módulo em decibéis é 20log⁡10∣H∣20\log_{10}|H|, onde H é a tensão de saída dividida pela de entrada sob carga declarada. Uma razão de tensão de 2 é 6.0206 dB; uma razão de 0.1 é −20 dB. O fator 10 pertence a razões de potência. Misturar as duas convenções dobra ou reduz pela metade o resultado traçado.

Um passa-baixas RC sem carga com saída em C tem H(jω)=1/(1+jωRC)H(j\omega)=1/(1+j\omega RC). Sua frequência de corte é fc=1/(2πRC)f_c=1/(2\pi RC). Considere R = 10 kΩ e C = 100 nF. Então fc = 159.154943 Hz. Em fc, o módulo é 1/√2 = 0.707107, ou −3.0103 dB, e a fase é −45°. O corte não é o ponto em que a saída desaparece subitamente.

Três pontos úteis de verificação

FrequênciaMóduloGanhoFase
0.1 fc0.995037−0.043214 dB−5.710593°
fc0.707107−3.010300 dB−45°
10 fc0.099504−20.043214 dB−84.289407°

Muito acima do corte, essa resposta de primeira ordem se aproxima de uma inclinação de −20 dB por década. Essa assíntota é um esboço útil, não a curva exata perto de fc. A fase se aproxima de −90° em alta frequência. O espaçamento logarítmico de frequência torna legíveis tanto a banda passante de baixa frequência quanto a atenuação em alta frequência.

O efeito de carga deve permanecer no modelo

Se uma carga de 10 kΩ for colocada entre os terminais do capacitor, o ganho CC será 0.5 e o polo usará 5 kΩ vezes C. A saída absoluta no polo será então 0.5/√2, não 0.707107. Um “ponto de −3 dB” normalmente significa 3 dB abaixo do ganho da banda passante, portanto declare a referência.

Planeje uma varredura CA por pelo menos duas décadas ao redor do corte pretendido e depois acrescente frequências exatas de verificação. Uma varredura ampla mostra a forma; pontos exatos sustentam a aceitação numérica. Compare módulo e fase juntos, porque uma seleção incorreta de nó pode produzir acidentalmente um módulo plausível em uma frequência.

Experimente

Um passa-baixas tem ganho CC 4. Qual é seu módulo no polo de primeira ordem e o ganho absoluto em dB nesse ponto?

Ler a explicação

O módulo é 4/√2 = 2.828427. O ganho absoluto é 20 log10(4) − 3.0103 = 9.0309 dB; ele está 3.0103 dB abaixo da banda passante de 12.0412 dB.

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