Conception de filtre coupe-bande || 11+ types et techniques de conception importants

Dans cet article, nous discuterons des différentes techniques de conception de filtres coupe-bande. Voyons quels sont les points de discussions pour cet article.

Points de discussion

  1. Qu'est-ce qu'un filtre coupe-bande ?
  2. comment construire un filtre coupe-bande
  3. filtre coupe-bande équ || équation du filtre coupe-bande
  4. filtre coupe-bande ic
  5. filtre coupe-bande facteur q
  6. fréquence du filtre coupe-bande
  7. exemple de filtre coupe-bande
  8. Conception de filtre coupe-bande || conception de filtre coupe-bande rlc || comment concevoir un filtre coupe-bande
  9. filtre coupe-bande réglable
  10. conception de filtre coupe-bande réglable
  11. filtre coupe-bande numérique
  12. conception de filtre coupe-bande numérique
  13. filtre coupe-bande dsp
  14. conception de filtre coupe-bande en dsp
  15. filtre coupe-bande en sapin
  16. conception de filtre coupe-bande en sapin
  17. filtre coupe-bande || filtre coupe-bande numérique iir
  18. conception de filtre à encoche iir
  19. conception de filtre coupe-bande actif || conception de filtre coupe-bande analogique || dérivation du filtre coupe-bande
  20. conception de filtre à encoche lc
  21. filtre coupe-bande utilisant un ampli op || circuit de filtre coupe-bande utilisant un ampli op
  22. filtre coupe-bande 60hz
  23. Conception de filtre coupe-bande 60 Hz
  24. conception de filtre coupe-bande rf
  25. filtre coupe-bande programmable
  26. code filtre coupe-bande
  27. filtre coupe-bande de diffusion fm
  28. filtre coupe-bande audio
  29. conception de filtre coupe-bande audio || circuit de filtre coupe-bande audio || circuit de filtre coupe-bande fm
  30. schéma du filtre coupe-bande audio
  31. filtre coupe-bande biquad
  32. filtre coupe-bande 532 nm
  33. filtre coupe-bande harmonique
  34. outil de conception de filtre coupe-bande
  35. filtre coupe-bande betaflight
  36. dérivation de la fonction de transfert du filtre coupe-bande
  37. filtre coupe-bande pour signal ecg

Qu'est-ce qu'un filtre coupe-bande ?

A filtre notch est généralement une forme modifiée du filtre de rejet de bande ou d'arrêt de bande. L'objectif principal de ces filtres est d'arrêter ou d'interdire une certaine plage de fréquences d'apparaître dans la sortie. Par exemple, un filtre d'arrêt de bande ayant une bande d'arrêt étroite est appelé filtre coupe-bande.

Prenons un exemple. Supposons qu'un filtre Notch soit conçu pour arrêter la fréquence entre 100 kHz et 110 kHz. Ainsi, il laissera passer tous les signaux en dessous de la plage de 100 kHz et donnera tout signal supérieur à 110 kHz, mais empêchera tout signal entre 100 kHz et 110 kHz.

comment construire un filtre coupe-bande

La construction d'un filtre coupe-bande est assez facile. Il y a trois étapes principales dans la construction d'un filtre coupe-bande. Les étapes sont - 1. Notez parfaitement l'exigence, 2. Comprendre le besoin et concevoir le filtre coupe-bande (Concevoir un filtre coupe-bande est écrit ci-dessous), 3. Vérifiez avec l'attente. (Si parfait, utilisez, sinon reconcevez le filtre).

filtre coupe-bande équ || équation du filtre coupe-bande

Certaines des équations importantes du filtre coupe-bande sont données ci-dessous.

  • La coupure HF du LPF : fL = 1 / ( 2 * RLP * CLP * π)
  • La coupure LF du HPF : fH = 1 / ( 2 * RHP * CHP * π)
  • Le facteur de qualité du filtre coupe-bande :  Q = fr / Largeur de bande

filtre coupe-bande ic

Il existe plusieurs circuits intégrés disponibles sur le marché qui implémentent un filtre coupe-bande. Il existe de nombreux avantages à utiliser des circuits intégrés par rapport aux circuits conventionnels. L'un des circuits intégrés de filtre coupe-bande normaux les plus populaires est le LTC1059. Le schéma PIN du CI est donné ci-dessous.

Schéma PIN du LTC 1059

filtre coupe-bande facteur q

Le facteur q d'un filtre coupe-bande est le même que le q d'un filtre coupe-bande. Q ou facteur de qualité d'un filtre coupe-bande est donné par l'équation suivante : fréquence centrale/bande passante. Q est la mesure de la sélectivité du filtre. Cela donne aussi une idée de la netteté de la profondeur.

La fréquence centrale est la fréquence Notch, et c'est la fréquence centrale de la bande passante.

fréquence du filtre coupe-bande

La fréquence du filtre coupe-bande est appelée fréquence de la bande d'arrêt. C'est parce que la fréquence de la bande étroite est ce que le filtre coupe-bande rejette. Par conséquent, la fréquence est également l'identité du filtre coupe-bande.  

exemple de filtre coupe-bande

Il existe plusieurs exemples de filtres coupe-bande. Il existe également un certain nombre de types. Chaque type a des sous-thèmes ainsi que de nombreux exemples. Filtres coupe-bande numériques, filtres coupe-bande analogiques, filtres coupe-bande optiques, filtres coupe-bande FM, filtres coupe-bande audio, filtres coupe-bande hélicoïdaux, filtres coupe-bande accordables, filtres coupe-bande 50 Hz et filtres coupe-bande 60 Hz 2.4 GHz. Certains des exemples sont basés sur leurs spécifications. Comme – filtre coupe-bande 532 nm. C'est un filtre optique dont la longueur d'onde de blocage est spécifiée avec le nom.

Conception de filtre coupe-bande || conception de filtre coupe-bande rlc || comment concevoir un filtre coupe-bande

Concevons un filtre coupe-bande à partir de zéro. Tout d'abord, créons un filtre de type RLC pour éliminer la bande de 45 kHz à 50 kHz. Disons que l'inductance est L = 30 mH.

Ainsi, les données données sont : fL = 45 kHz, fH = 50 kHz, l = 30 mH = 0.03 H

La fréquence de résonance sera : fr = fH – (N/B/2)

Le BW est la bande passante et BW = 50 – 45 = 5 kHz.

Ou, fr = 50 * 103 – ((5 * 103)/2)

Ou, fr = 50000 - 2500

Ou, fr = 47.5 * 103

Ainsi, la fréquence de résonance est de 47.5 kHz.

Maintenant, nous savons que la fréquence de résonance peut être écrite comme -

fr = 1 / [2 * pi * (LC)1/2]

ou, 47.5 * 103 = 1 / (1.088 * C1/2)

ou, C = 374.41 pico-Henry

Donc le facteur Qualité sera = fr / BW = 47500/5000 = 9.5

Encore une fois, Q = wr L / R

Ou alors. R = wrL/Q = 2 * pi * f * L/Q

Ou, R = 8.95 kilo-ohm

Donc pour le filtre coupe-bande, R = 8.95 kilo-ohm, L = 30 mH, C = 374.41 pico-farad.

filtre coupe-bande réglable

Les filtres coupe-bande accordables sont de tels filtres à bande étroite où nous pouvons obtenir manuellement le rejet élevé d'une fréquence particulière et une atténuation comparativement plus faible à partir d'autres signaux de fréquence. Il existe plusieurs filtres coupe-bande réglables disponibles sur le marché, comme - EM-7843. Les filtres accordables peuvent être d'un autre type. Si le facteur Q d'un filtre coupe-bande est accordable, ce filtre peut également être qualifié de filtre coupe-bande accordable.

conception de filtre coupe-bande réglable

La conception du filtre coupe-bande Tuneable n'est pas si simple. Cela demande beaucoup de calcul et de concept. Mais la création d'un filtre coupe-bande réglable numérique est quelque peu facile. La conception doit être faite de telle sorte que l'on puisse facilement changer la fréquence centrale.

filtre coupe-bande numérique

Les filtres coupe-bande numériques font référence au filtre coupe-bande FIR et au filtre coupe-bande IIR. FIR et IIR ont tous deux leurs avantages dans des conditions différentes et sont utilisés selon les besoins. Ils sont appelés numériques car ils sont conçus numériquement.

conception de filtre coupe-bande numérique

Les filtres coupe-bande numériques ont deux types de techniques de conception. Il s'agit du filtre coupe-bande à réponse impulsionnelle infinie (IIR), du filtre coupe-bande à réponse impulsionnelle finie (FIR). Nous avons discuté des détails du filtre ci-dessous.

filtre coupe-bande dsp

 DSP signifie Digital Signal Processing. Les filtres coupe-bande utilisés dans le traitement numérique des signaux sont appelés filtres coupe-bande DSP. Par conséquent, il est assez compréhensible que seuls des filtres numériques soient utilisés comme filtres coupe-bande DSP. Les filtres coupe-bande FIR, IIR sont un exemple de ces types de filtres.

conception de filtre coupe-bande en dsp

Les filtres coupe-bande numériques ont deux types de techniques de conception. Ils sont - Filtre coupe-bande à réponse impulsionnelle infinie (IIR), Filtre coupe-bande à réponse impulsionnelle finie. Nous avons discuté des détails du filtre ci-dessous.

filtre coupe-bande en sapin

Les filtres FIR signifient filtre à réponse impulsionnelle finie. Les filtres FIR sont généralement dotés d'une grande stabilité, ce qui les a rendus célèbres. Lorsque la stabilité du système est plus nécessaire, alors ces types de filtres sont utilisés.

conception de filtre coupe-bande en sapin

Il existe plusieurs méthodes de conception d'un filtre coupe-bande FIR, telles que l'échantillonnage de fréquence et l'optimisation informatique. Les méthodes analytiques, les méthodes semi-analytiques, les prototypes de filtres IIR de second ordre sont d'autres processus de préparation des mêmes. Les polynômes de Bernstein sont également utilisés dans la création des filtres coupe-bande numériques de type FIR.

filtre coupe-bande || filtre coupe-bande numérique iir

IIR signifie Infinite Impulse Response. C'est aussi un filtre numérique comme un filtre FIR. Les filtres IIR sont généralement fournis avec une approximation efficace pour une exigence d'ordre très faible. Ces types de filtres sont nécessaires lorsque la linéarité des phases n'est pas très importante.

conception de filtre à encoche iir

Les filtres coupe-bande IIR sont conçus en deux parties principales. Dans un premier temps, un filtre coupe-bande analogique est conçu avec les spécifications requises, puis le filtre analogique est transformé en un filtre IIR numérique à l'aide d'une transformation inverse.

conception de filtre coupe-bande actif || conception de filtre coupe-bande analogique || dérivation du filtre coupe-bande

Concevons un filtre coupe-bande à partir de zéro. Créons d'abord un filtre de type RLC pour éliminer la bande de 55 kHz à 60 kHz. Disons que l'inductance est L = 30 mH.

Ainsi, les données données sont : fL = 55 kHz, fH = 60 kHz, l = 30 mH = 0.03 H

La fréquence de résonance sera : fr = fH – (N/B/2)

Le BW est la bande passante et BW = 60 – 55 = 5 kHz.

Ou, fr = 60 * 103 – ((5 * 103)/2)

Ou, fr = 60000 - 2500

Ou, fr = 57.5 * 103

Ainsi, la fréquence de résonance est de 57.5 kHz.

Maintenant, nous savons que la fréquence de résonance peut être écrite comme -

fr = 1 / [2 * pi * (LC)1/2]

ou, 57.5 * 103 = 1 / (1.088 * C1/2)

ou, C = 255 .51 pico-Henry

Donc le facteur Qualité sera = fr / BW = 57500/5000 = 11.5

Encore une fois, Q = wr L / R

Ou alors. R = wrL/Q = 2 * pi * f * L/Q

Ou, R = 7.39 kilo-ohm

Donc pour le filtre coupe-bande, R = 7.39 kilo-ohm, L = 30 mH, C = 255.51 pico-farad.

conception de filtre à encoche lc

Comme nous pouvons l'interpréter à partir du nom du filtre, le filtre Notch LC est conçu en utilisant uniquement des inductances et des condensateurs. La méthode de conception d'un filtre coupe-bande LC est assez simple. Au début, une inductance et une fois le condensateur sont maintenus en parallèle. Ensuite, un autre combo d'inducteur et de condensateur est maintenu en connexion en série. Le schéma du circuit est le suivant.

Circuit LC pour filtre coupe-bande

L'impédance de sortie se présente comme suit :

La fonction de transfert est :

Les fréquences de coupure sont -

filtre coupe-bande utilisant un ampli op || circuit de filtre coupe-bande utilisant un ampli op

Les filtres coupe-bande sont réalisés à l'aide d'amplificateurs opérationnels. Au début, les filtres passe-haut et passe-bas sont créés à l'aide d'amplificateurs opérationnels. Ensuite, leurs sorties sont additionnées à l'aide d'un autre amplificateur opérationnel pour obtenir le résultat. Le schéma de circuit donné dans l'article décrit un filtre coupe-bande utilisant des amplificateurs opérationnels.

filtre coupe-bande 60hz

Un filtre coupe-bande 60 Hz peut rejeter un signal 60 Hz en gardant la puissance du mouvement presque intacte. Un filtre coupe-bande est utilisé car il atténuera avec précision la bande de fréquence. Un filtre coupe-bande de 60 Hz est demandé aux États-Unis car l'alimentation électrique des ménages a une fréquence de 60 Hz.

Conception de filtre coupe-bande 60 Hz

Comme nous le savons, tout filtre coupe-bande est conçu avec un filtre passe-haut et un filtre passe-bas. Un ampli-op supplémentaire est nécessaire pour additionner la sortie des deux filtres. Typiquement, le Q est de 6 pour un filtre 60 Hz. L'équation donnée peut déterminer la fréquence d'entaille.

ALP est la sortie du filtre passe-bas lorsque la fréquence du filtre est la même que la fréquence de sortie souhaitée, tandis que AHP est la sortie du filtre passe-haut. En général, le

la valeur est un. Ainsi, la fréquence d'encoche est la fréquence de sortie, qui est de 60 Hz.

L'expression suivante peut également déterminer la fréquence de sortie :

Comme nous pouvons le constater, la fréquence de sortie dépend de la RF. Ainsi, changer la valeur de Rf changera la fréquence d'entaille.

conception de filtre coupe-bande rf

La conception d'un filtre RF est un processus très compliqué. Il a besoin d'un ingénieur qualifié car la précision est un paramètre important pour ce type de filtres. Le processus de conception d'un filtre coupe-bande RF est présenté ci-dessous.

  1. Spécifiez la réponse : Dans son étape, toute la valeur de paramètre requise est spécifiée. Des paramètres tels que – Réponse, point de coupure, etc. doivent être définis.
  2. Normalisation des fréquences : les fréquences sont converties pour correspondre aux tableaux et graphiques standard.
  3. Calcul de l'ondulation : Dans cette étape, le concept de filtre coupe-bande est utilisé. Pour créer un filtre coupe-bande RF, qui ne peut rejeter qu'une seule fréquence d'une certaine bande de fréquences, la valeur d'ondulation doit être considérée comme une priorité élevée. Plus la limite de tolérance de la valeur d'ondulation est élevée, plus le filtre devient sélectif.
  4. Faire correspondre les courbes d'atténuation.
  5. Calcul des valeurs des éléments.
  6. Mise à l'échelle des valeurs normalisées.

filtre coupe-bande programmable

Le filtre le plus populaire utilisé de nos jours est le filtre programmable. Les filtres programmables sont faciles à entretenir et à utiliser. Les filtres coupe-bande programmables ne font pas exception. Nous pouvons contrôler la valeur Q ainsi que la fréquence naturelle en changeant simplement la fréquence d'horloge.

code filtre coupe-bande

Le code du filtre coupe-bande pour concevoir un filtre coupe-bande dans MATLAB est donné ci-dessous. Écrire l'un d'entre eux avec les bonnes spécifications vous fournira un filtre coupe-bande.

Code pour concevoir un filtre coupe-bande dans le simulateur MATLAB.

filtre coupe-bande de diffusion fm

Presque dans toutes les grandes villes, il y a une forte possibilité que l'on puisse recevoir la fréquence radio des stations de radio FM. Le filtre coupe-bande de diffusion FM fournira une atténuation de 30 dB pour les signaux FM dans la plage de 88 à 108 MHz.

filtre coupe-bande audio

Un filtre coupe-bande est un instrument important pour l'ingénierie audio. Généralement, certaines composantes de fréquence indésirables se mélangent dans l'audio d'origine. Pour supprimer ou éliminer une telle fréquence, un filtre coupe-bande audio est utilisé.

conception de filtre coupe-bande audio || circuit de filtre coupe-bande audio || circuit de filtre coupe-bande fm

Le circuit suivant est un exemple de conception d'encoche audio et FM. Observez attentivement les valeurs de résistance et de condensateur avant de commencer la conception. La formule de la fréquence centrale est également donnée.

Conception de filtre coupe-bande
Circuit de conception de filtre coupe-bande audio

schéma du filtre coupe-bande audio

Le filtre coupe-bande audio a une conception assez simple. Le schéma peut être dessiné facilement pour l'état actuel en suivant les procédures standard.

filtre coupe-bande biquad

Un filtre biquad est un filtre numérique. Plus précisément, il s'agit d'un filtre IIR qui a deux pôles et deux zéros. Le 'Biquad' est une abréviation du terme - Bi-quadratic. Les filtres coupe-bande peuvent également être conçus à l'aide de la topologie. La fonction de transfert du filtre se présente comme suit :

filtre coupe-bande 532 nm

Le filtre coupe-bande 532 nm est une variété de filtres coupe-bande optiques. La spécification du filtre est de 532 nm, ce qui signifie que l'encoche optique est capable de bloquer la composante lumineuse ayant une longueur d'onde de 532 nanomètres. C'est l'un des filtres coupe-bande optiques les plus populaires. Il existe d'autres spécifications comme 785 nm.

filtre coupe-bande harmonique

Un filtre coupe-bande harmonique est un type spécial de filtre coupe-bande, qui a des applications dans plusieurs domaines. Le filtre suit la fonction de transfert suivante.

H(z)=12(1+A(z))

outil de conception de filtre coupe-bande

Il existe différents types d'outils disponibles sur le marché pour la conception numérique du filtre coupe-bande. De nombreux types de filtres numériques peuvent être créés à l'aide de tels dispositifs. Il serait préférable que vous n'attribuiez que la valeur de fréquence. L'un des outils préférés est produit par Texas Instruments.

filtre coupe-bande betaflight

Betaflight est un logiciel de contrôle de vol où les engins multi-rotor sont contrôlés. Dans le cadre du processus, les filtres coupe-bande sont également conçus et réglés dans le logiciel.

dérivation de la fonction de transfert du filtre coupe-bande

L'expression suivante donne la fonction de transfert d'un filtre coupe-bande –

Ici, wz fait référence à la fréquence circulaire zéro, tandis que wp fait référence à la fréquence circulaire polaire. Enfin, q signifie le facteur de qualité du filtre coupe-bande.

Q est donné par – fr / Bande passante.

Si lep =z, c'est un type d'encoche standard.

Si lep >z, c'est un type d'encoche passe-haut.

Si lez < ωp, c'est un type d'encoche passe-bas.

filtre coupe-bande pour signal ecg

L'ECG ou l'électrocardiographe est un processus de diagnostic très important en sciences médicales. Plusieurs filtres sont utilisés pour afficher les données de sortie produites par la machine. Sans les filtres, il est tout à fait impossible de lire les valeurs.

Il existe trois types de filtres utilisés dans une lecture ECG. Ce sont - un filtre passe-haut, un filtre passe-bas et un filtre coupe-bande. Le filtre passe-haut filtre les composants haute fréquence, tandis que les filtres passe-bas font de même pour les composants fréquentiels courants. Les filtres coupe-bande filtrent une certaine plage de fréquences donnée.

En particulier, la fréquence fournie du courant alternatif interfère avec les lectures ECG. Le filtre coupe-bande supprime ces interférences. Pour l'Amérique du Nord, la fréquence d'alimentation est de 60 Hz, donc un filtre coupe-bande de 60 Hz est utilisé. En Inde et dans d'autres pays où la fréquence d'alimentation est de 50 Hz, un filtre coupe-bande de 50 Hz est utilisé.

À propos de Sudipta Roy

Je suis un passionné d'électronique et je me consacre actuellement au domaine de l'électronique et des communications.
J'ai un vif intérêt pour l'exploration des technologies modernes telles que l'IA et l'apprentissage automatique.
Mes écrits sont consacrés à fournir des données précises et mises à jour à tous les apprenants.
Aider quelqu'un à acquérir des connaissances me procure un immense plaisir.

Connectons-nous via LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/sr-sudipta/

Geeks Lambda