Exercícios Resolvidos de Diagrama de Bode

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Enunciado

Esboce o diagrama de Bode da função de transferência abaixo:

G s = 30 s + 5

Passo 1

Primeiramente vamos dividir toda a função por 5 para conseguir aquele “mais um” no denominador:

G s = 6 s 5 + 1

Vamos escrever então a expressão para a razão de amplitude (em d B ):

20 log ⁡ R A = 20 log ⁡ 6 i ω 5 + 1 = 20 log ⁡ 6 - 20 log ⁡ i ω 5 + 1

Portanto:

20 log ⁡ R A = 20 log ⁡ 6 - 20 log ⁡ ω 5 2 + 1

E o ângulo de fase:

θ = ∠ 6 - ∠ i ω 5 + 1 = - tan - 1 ⁡ ω 5

Passo 2

Vamos começar pela razão de amplitude.

20 log ⁡ R A = 20 log ⁡ 6 - 20 log ⁡ ω 5 2 + 1

O primeiro termo é uma constante, portanto será uma linha horizontal no diagrama de Bode, vamos representa-lo com uma linha verde:

20 log ⁡ 6 = 15,56

Passo 3

Já o segundo termo:

- 20 log ⁡ ω 5 2 + 1

Em frequências muito baixas será uma constante de valor 0 , e em frequências altas será uma reta com inclinação - 20   d B / d e c a d a (sabemos que a inclinação é negativa por causa do sinal, mas você pode guardar que sempre que um termo estiver no denominador da função de transferência, sua inclinação será negativa). O ponto de encontro entre esses dois intervalos será na nossa frequência de quebra que nesse caso é 5   r a d / s e g . Vamos represetar esse termo com uma linha vermelha.

Passo 4

Somando as duas parcelas:

Passo 5

Agora vamos trabalhar com o ângulo de fase:

θ = - tan - 1 ⁡ ω 5

Repare que em frequências muito baixas o ângulo de fase será 0 º , e em frequências muito altas, será - 90 º . A mudança entre essas duas fazes acontece uma década antes e vai até uma década depois da frequência de quebra, que nesse caso é 5   r a d / s e g . Sendo assim:

Resposta