Qu'est-ce que le filtre passe-bas (LPF)? | Types de LPF | Avantages importants et utilisations courantes

                                  CONTENU

  • Définition du filtre passe-bas
  • Schéma
  • Filtre passe-bas actif et passif
  • Que fait un LPF? Comment ça marche?
  • Opération
  • Réponse en fréquence
  • Fonction de transfert d'un LPF
  • Concevoir un LPF
  • Fréquence d'angle d'un filtre passe-bas
  • Filtre idéal et réel
  • Filtre passe-bas vs filtre passe-haut
  • Avantages d'un LPF
  • Quelles sont les utilisations d'un filtre passe-bas
  • FAQs

Qu'est-ce qu'un filtre passe-bas?

Définition de LPF:

 «Le filtre passe-bas transporte des signaux de fréquence plus basse avec moins de résistance et a un gain de sortie constant de zéro à une fréquence de coupure.»

Généralement, un filtre passe-bas atténue les fréquences au-dessus des points de coupure.

Schéma de circuit d'un filtre passe-bas:

Il existe deux types de filtres actifs, ils sont-

  • Filtre passe-bas actif - se compose principalement de composants actifs comme ampli-op, un transistor.
Filtre passe-bas actif
la figure 1.1 Filtre passe-bas actif
  • Filtre passe-bas passif - se compose principalement de composants passifs comme des condensateurs, des résistances, etc.
la figure 1.2 Filtre passe-bas passif

Comment fonctionne un filtre passe-bas?

Que fait un filtre passe-bas?

Dans la figure 1.1, il s'agit d'un filtre actif passe-bas couramment utilisé.

Le filtrage est généralement effectué par le réseau RC et l'ampli opérationnel est utilisé comme amplificateur à gain unitaire. La résistance RF(= R) est inclus pour le décalage Dc.

En CC, la réactance capacitive est infinie et le chemin résistif CC à la terre pour les deux bornes doit être égal.

Ici, toutes les tensions Vi, Vx, Vy, V0 sont mesurés par rapport au sol.

L'impédance d'entrée de l'ampli-op est toujours infinie; aucun courant ne circulera dans les bornes d'entrée.

Selon la règle du diviseur de tension, la tension aux bornes du condensateur,

Puisque le gain de l'ampli-op est infini,

Où,

= gain de bande passante du filtre

                 f = fréquence du signal d'entrée

= fréquence de coupure du signal

AcL

 = gain en boucle fermée du filtre en fonction de la fréquence.

L'ampleur du gain,

Et Angle de Phase (en degré),

Fonctionnement d'un filtre passe-bas:

Le fonctionnement du filtre passe-bas peut être vérifié à partir de l'équation d'amplitude de gain comme suit:

Aux très basses fréquences, c'est-à-dire f >> fc,

À f = fc,

À f> fc,

              |AcL| <AF

Ainsi le filtre a un gain constant de AF de 0 Hz à la fréquence de coupure fc. À fc, la croissance est de 0.707AF, et après fc, il diminue à un rythme constant avec une augmentation de fréquence.

Ici, la réponse réelle s'écarte de l'approximation linéaire en pointillés au voisinage de 'fc.

Réponse en fréquence du filtre passe-bas:

Caractéristiques du filtre passe-bas

Comment faire un filtre passe-bas?

Conception du filtre passe-bas:

Une valeur de la fréquence de coupure ωc est choisi.

La capacité C est sélectionnée avec une certaine valeur; généralement, la valeur est comprise entre 0.001 et 0.1 µF. Les condensateurs au mylar ou au tantale sont recommandés pour de meilleures performances.

La valeur de R est calculée à partir de la relation,

              Fc = fréquence de coupure en hertz

              Ωc = la fréquence de coupure est en radian seconde.

              C = à Farad

Enfin, les valeurs de R1 Et RF sont sélectionnés en fonction du gain de bande passante souhaité en utilisant la relation,

Échelle de fréquence: - Une fois qu'un filtre est conçu, il peut être nécessaire de changer sa fréquence de coupure. La méthode de conversion d'une fréquence de coupure d'origine fc à une nouvelle fréquence de coupure est appelée «mise à l'échelle de fréquence».

Pour changer une fréquence de coupure, multipliez R ou C, mais pas les deux par le rapport: -

Fréquence d'angle et fréquence de coupure d'un filtre passe-bas:

La transition d'un filtre passe-bas est toujours rapide et fluide à partir du bande passante à bande d'arrêt. De plus, une fréquence de coupure n'est pas un paramètre pour mesurer la bonté ou la méchanceté dans une gamme de fréquences. La fréquence de coupure est plus précisément appelée fréquence -3 dB, c'est-à-dire qu'il s'agit de la fréquence à laquelle la réponse en amplitude est inférieure de 3 dB à la valeur à 0 Hz.

Qu'est-ce que la bande passante?

«La bande passante est la gamme particulière de fréquences que traverse un filtre à l'intérieur.»

Pour les filtres passe-bas, les fréquences qui se déplacent vers la fin de la bande passante ne peuvent pas avoir de gain ou d'attention significatif.

Qu'est-ce que Stopband?

«Un filtre porte toujours des filtres dans une bande donnée, et rejette les fréquences qui sont en dessous de la gamme donnée. Cette gamme particulière est connue sous le nom de Stopband ».

Comme les limites existent pour les filtres passe-bas, la bande d'arrêt s'atténue à une fréquence particulière, qui se rapproche de la fréquence de coupure plus proche de 0 Hz.

La fonction de transfert d'un filtre passe-bas:

Qu'est-ce qu'une fonction de transfert?

"La fonction de transfert est un nombre complexe qui a à la fois une magnitude et une phase. Dans le cas des filtres, la fonction de transfert permet d'introduire une différence de phase entre l'entrée et la sortie. »

Étant donné que le filtre passe-bas laisse passer les signaux CA basse fréquence, la sortie est atténuée. Nous utilisons différents composants actifs et passifs pour fabriquer un filtre, qui a finalement d'autres caractéristiques. La fonction de transfert nous indique comment une entrée est liée à une sortie en fonction des caractéristiques du composant. La fonction de transfert peut être facilement déterminée à partir d'un graphique du signal de sortie à différentes fréquences. Nous pouvons également calculer la fonction de transfert en utilisant les lois de Kirchoff pour dériver l'équation différentielle du filtre.

Au fur et à mesure que le signal le traverse, le filtre applique un déphasage au signal de sortie pour le signal d'entrée. Par conséquent, la fonction de transfert d'un filtre est une fonction complexe de la fréquence. Il contient également toutes les informations vitales dont nous avons besoin pour déterminer l'amplitude du signal de sortie et sa phase.

Filtre idéal et filtre réel:

Parfois, pour des raisons de simplification, nous utilisons souvent les filtres actifs pour approximer les chemins. Nous les transformons en un modèle idéal et théorique, appelé «filtre idéal».

L'utilisation de ces normes est insuffisante, ce qui entraîne des erreurs; ensuite, le filtre doit être traité en fonction d'un comportement réel précis, c'est-à-dire comme un «filtre réel».

Les principaux termes clés d'un filtre idéal sont

  • Une unité de gain
  • Dégradation complète du signal d'entrée sur les bandes.
  • La transition de réponse d'une zone à une autre est assez abrupte.
  • Il ne crée aucune distorsion lorsque le signal traverse la zone de transit.

Quelles sont les différences entre le filtre passe-bas et le filtre passe-haut?

Quels sont les avantages d'un filtre passe-bas?

  • Les filtres passe-bas peuvent facilement supprimer les effets d'alias d'un circuit, ce qui permet au circuit de fonctionner correctement.
  • Les filtres passe-bas sont économiques et peuvent donc être utilisés facilement.
  • Les filtres passe-bas ont une faible impédance de sortie; ainsi, il évite que la fréquence de coupure des filtres ne soit affectée par la charge.

Applications d'un filtre passe-bas:

  • Un filtre passe-bas est utilisé dans les filtres «sifflement».
  • LPF est utilisé dans les haut-parleurs audio pour réduire les hautes fréquences.
  • Le LPF peut être utilisé comme amplificateur audio et égaliseur.
  • Dans le convertisseur analogique-numérique, LPF est utilisé comme filtres anti-crénelage pour contrôler les signaux.
  • LPF est utilisé dans le lissage d'image, le flou d'image.
  • Le LPF est également utilisé dans les émetteurs radio pour bloquer les émissions harmoniques.
  • Ces filtres sont utilisés dans les systèmes de musique pour filtrer les sons haute fréquence, provoquant un écho aux sons plus élevés.

Ø  Qu'est-ce qu'un filtre passe-bas passif?

Un filtre passe-bas passif est un filtre composé de tous les composants passifs comme les condensateurs, les résistances, etc. Il entraîne un niveau de sortie inférieur par rapport au niveau d'entrée.

Ø  Qu'est-ce qu'un circuit passe-bas RC?

Un circuit passe-bas RC est composé uniquement de résistances et de condensateurs, comme son nom l'indique. C'est aussi un filtre passif essentiel. Dans ce filtre, la réactance d'un condensateur varie inversement à la fréquence, et la valeur de la résistance reste constante lorsque la fréquence change.

Ø  Qu'est-ce qu'un filtre passe-bas Butterworth?

A Filtre Butterworth est ce type de filtre où la réponse en fréquence est plate sur la région de la bande passante. Un filtre Butterworth passe-bas fournit une sortie constante de la source CC à une fréquence de coupure particulière et rejette les fréquences de niveau supérieur.

Ø  Comment construire un filtre passe-bas du second ordre?

Nous savons qu'un filtre passe-bas du premier ordre peut être réalisé en connectant une seule résistance et un seul condensateur dont le pôle unique peut nous donner une pente de réduction de -20 dB / décade. Pour créer un filtre passe-bas passif du second ordre, nous connectons ou mettons en cascade deux filtres passifs (du premier ordre). C'est aussi un réseau bipolaire.

Ø  Notez la fréquence de coin d'un filtre de second ordre.

Dans un filtre passe-bas du second ordre, nous observons un point de fréquence de coin de -3 dB et, par conséquent, la fréquence de la bande passante change par rapport à sa valeur d'origine calculée dans l'équation:

Pour en savoir plus sur l'électronique cliquer ici

À propos de Soumali Bhattacharya

Je suis actuellement investi dans le domaine de l'électronique et de la communication.
Mes articles se concentrent sur les principaux domaines de l'électronique de base dans une approche très simple mais informative.
Je suis un apprenant vif et j'essaie de me tenir au courant de toutes les dernières technologies dans le domaine de l'électronique.

Connectons-nous via LinkedIn -
https://www.linkedin.com/in/soumali-bhattacharya-34833a18b/

Geeks Lambda