Calculadora de Frequência de Corte

A calculadora de frequência de corte da Omni permite que você calcule a frequência de corte de vários circuitos de filtros. Se você não sabe o que é frequência de corte ou como calculá-la, não se preocupe! Leia este artigo para que você entenda a definição e a fórmula da frequência de corte. Aqui, você também encontrará um exemplo de como determinar a frequência de corte de um circuito RC de filtro passa-baixa.

A frequência de corte ou frequência meia potência de um circuito eletrônico é a frequência na qual o sinal de saída do sistema começa a reduzir. Mais precisamente, na frequência de corte, a relação (potência de saída)/(potência de entrada) é atenuada por um fator de 1/2 ou o ganho de tensão (tensão de saída)/(tensão de entrada) é atenuado por um fator de 1/√2.

Para entender isso, vamos considerar a figura 1, que mostra o ganho de voltagem de um circuito em uma ampla faixa de frequências. Podemos expressar o ganho do circuito em decibéis como:

Inicialmente, quando a $\text{voltagem de saída} = \text{voltagem de entrada}$:

Como $\text{log}_{10}(1) = 0$, podemos escrever:

Na frequência de corte:

Como você pode ver, na frequência de corte, o ganho do circuito é de -3 dB. Portanto, a frequência de corte também é conhecida como frequência de -3 dB.

As frequências de corte são características importantes de qualquer circuito com filtro. Antes de prosseguirmos, vamos tentar entender o que é um circuito de filtro.

Os filtros são circuitos eletrônicos que permitem que certas frequências passem por eles e bloqueiam outras frequências. Os dois circuitos de filtro mais comumente usados são:

• O filtro passa-baixa; e
• O filtro passa-alta.

Como o próprio nome sugere, um filtro passa-baixa permite a passagem de sinais de baixa frequência (de 0 Hz a uma frequência de corte) e atenua sinais de alta frequência. Um filtro passa-alta permite a passagem de sinais de alta frequência (acima de uma frequência de corte) e impede os sinais de baixa frequência.

Para saber mais sobre esses dois circuitos de filtro, confira nossa calculadora de filtro passa-alta 🇺🇸 e calculadora de filtro passa-baixa 🇺🇸.

Vale a pena observar que o sinal de saída não é completamente bloqueado na frequência de corte, mas fica cada vez mais atenuado à medida que você se move para regiões de frequências mais altas (veja a figura 1).

Nas seções a seguir, discutiremos a fórmula da frequência de corte para esses dois tipos de circuitos de filtro.

Um circuito de filtro RC consiste em um resistor ($R$) e um capacitor ($C$). A figura 2 mostra o diagrama de circuito de um filtro RC passa-baixa simples.

Sabemos que a reatância capacitiva (ou seja, a resistência oferecida por um capacitor à corrente que flui por ele) é inversamente proporcional à frequência. Portanto, ele oferecerá uma impedância muito alta em baixas frequências, e podemos considerar o circuito do capacitor como aberto. Isso significa que $V_{\text{saída}}$ é igual a $V_{\text{entrada}}$ em baixas frequências. Em frequências mais altas, a reatância capacitiva é muito baixa e isso resulta em uma voltagem de saída menor em comparação com a voltagem de entrada.

A fórmula para calcular a frequência de corte de um circuito de filtro RC é:

Visite nossa calculadora de circuito RLC 🇺🇸 se você quiser calcular a frequência característica de um circuito RLC.

A figura 3 mostra um circuito simples de filtro RL passa-alta que consiste em um resistor ($R$) e um indutor ($L$). Nesse circuito, você só permite a passagem de sinais de alta frequência. A reação indutiva (ou seja, a resistência oferecida por um indutor à corrente que flui por ele) é diretamente proporcional à frequência do sinal. O circuito indutor oferece alta impedância a sinais de alta frequência e, portanto, pode ser considerado um circuito aberto. Isso significa que $V_{\text{saída}}$ é igual a $V_{\text{entrada}}$ em altas frequências. Para sinais de baixa frequência, ele oferece pouca ou nenhuma resistência e, portanto, a queda de voltagem através dele é insignificante, resultando em uma baixa voltagem de saída.

A fórmula para calcular a frequência de corte de um circuito de filtro RL é:

A fórmula da frequência de corte para circuitos de filtro passa-alta e circuitos de filtro passa-baixa é a mesma.

Vamos calcular a frequência de corte de um circuito de filtro RC passa-baixa que consiste em um resistor de 10 k Ω conectado em série com um capacitor de 25 nF.

• Podemos expressar os valores do resistor e do capacitor como:

  $R=10 \times 10^3 \ \Omega$ e $C = 25 \times 10^{-9} \ \rm F$.

• Consideramos que a equação da frequência de corte para o circuito do filtro RC é dada por:

  $f_c = \frac{1}{2 \pi R C}$.

• Substituindo os valores fornecidos do resistor e do capacitor na equação acima, obtemos:

  $f_c = \frac{1}{2 \pi \times 10 \times 10^3 \ \Omega \times 25 \times 10^{-9} \ \rm F}$

  $f_c = 636{,}6\ \text{Hz}$.

Agora, vamos resolver o mesmo problema usando nossa calculadora de frequência de corte:

1. Usando o menu lateral, selecione o tipo de circuito de filtro como RC.

2. Digite o valor da resistência como 10 kΩ.

3. Digite o valor de capacitância como 25 nF.

4. A calculadora exibirá a frequência de corte ($f_c$), ou seja, 636,6 Hz.

5. Como a fórmula da frequência de corte de um filtro RC passa-alta é a mesma de um filtro RC passa-baixa, você pode usar essa calculadora para ambos.