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Filtre (électronique)
Diviseur comprenant un signal de télévision dans un filtre passe-haut et filtre passe-bas.

en électronique, un filtre est un système ou un dispositif qui exécute les fonctions de traitement ou de transformation (traitement de signal) de signaux endroits à son entrée. Par exemple, une fonction peut être d'éliminer certains bandes de fréquence laissant tous les autres, qui se fait en atténuant les fréquences supérieures ou inférieures à une valeur donnée (filtres passe-bas et passe-haut), Ou ceux qui sont inclus dans un intervalle prédéterminé (filtres passe-bande et entaille).

description

la fonction de transfert un filtre, ou le comportement dans le domaine de fréquence, Il peut être représenté graphiquement avec un Bode intrigue.

Chaque dispositif réel agit, par sa nature, comme un filtre parce que le bande passante de sa fonction de transfert est jamais infiniment étendu.

Un filtre idéal Il est celui qui présente des transitions nettes ou des discontinuités (par exemple verticale) dans sa fonction de transfert; en fait, que implementative en réalité, les filtres royauté Ils ne ces caractéristiques, mais ils ont présentent pas toujours plus ou moins la bande de transition forte, mais jamais vertical, et donc générer des effets indésirables: plus la bande de transition est faible, plus le filtre a un coefficient de plus de mérite, mais plus la les coûts de réalisation et vice-versa.

Les filtres électroniques peuvent être:

Les types les plus courants de filtres électroniques sont linéaires, indépendamment des autres aspects de leur projet. De nombreux filtres sont des systèmes de résonance.

histoire

Ils existent depuis de nombreuses années multipôles également des filtres LC, plus complexes, et leur description est bien connu dans la littérature technique. Ils ont également fait des filtres basés sur des circuits hybrides, généralement en utilisant des combinaisons de amplificateurs analogique, les résonateurs mécaniques (quartz piézo-électrique ou MEMS) Et des lignes de retard (lignes à retard). Il y a aussi d'autres appareils tels que les lignes à retard CCD (Charge Coupled Device), Qui ont été utilisés comme filtres à temps discret. Avec la montée de traitement numérique du signal, ils sont devenus des filtres numériques communs.

Classement par technologie

filtres passifs

Un seul pôle

Filtre (électronique)
Filtre passe-Scheme basse passive
Filtre (électronique)
Filtre passe-haut passif Schéma

La réalisation la plus simple d'un filtre linéaire est basée sur la combinaison de résistances, condensateurs et inductances. Ces filtres sont dits circuits RC, RL, LC et RLC. Pris dans son ensemble sont appelés « filtres passifs, » parce que leur fonctionnement dépend de la présence d'un signal d'entrée variable (Vi) et ne fixent aucune amplification du niveau du signal d'entrée.

Les inductances ont un haut impédance des signaux de tension à haute fréquence, et une faible impédance à celles à basse fréquence, tandis que les condensateurs se comportent au contraire: impédance élevée à des fréquences basses (impédance infinie à la fréquence nulle, ou au courant continu) et faible à élevé, comme indiqué par le formules respectives: indiquer avec la fréquence du signal exprimée en Hz, la valeur d'impédance du condensateur est la suivante:

(Radians par seconde)

tandis que l'inducteur est:

Un filtre dans lequel le signal sont placées une ou plusieurs inductances en série ou un ou plusieurs condensateurs en parallèle est dit filtre passe-bas, tandis qu'un filtre dans lequel le signal sont placés un ou plusieurs condensateurs en série ou un ou plusieurs inducteurs en parallèle est dit filtre passe-haut

Les résistances de leur part ne sont pas les propriétés pour sélectionner les fréquences, mais ils sont ajoutés au condensateur et inductances afin de déterminer les constantes de temps du circuit, puis les fréquences auxquelles ils répondent.

Une très haute fréquence (supérieure à environ 100 MHz) Les inducteurs peuvent être constitués par un seul anneau ou une bande de métal, et les condensateurs à partir de feuilles métalliques adjacentes. Ces structures, utilisées aussi pour adapter l'impédance, Les adaptateurs sont appelés à talon.

multipolaires

Les filtres de second ordre sont classés en fonction de leur facteur de qualité (ou facteur Q). On dit qu'un filtre a une Q élevé, si elle est sélectionnée ou inhibe une gamme de fréquences proches, par rapport à sa fréquence centrale.

filtres actifs

la filtres sont réalisées en utilisant un réseau électrique complexe diversement réalisé au moyen d'une combinaison de composants actifs, habituellement opamps et des composants passifs (résistances, condensateurs, bobines d'inductance). Ils peuvent avoir Q haute et obtenir une résonance sans l'utilisation d'inducteurs. Leur fréquence plus élevée, cependant, est limitée par la bande passante des amplificateurs utilisés.

filtres numériques

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: filtre numérique.
Filtre (électronique)
en réponse filtrage schéma impulsionnelle finie (FIR)

la traitement numérique du signal Il permet la production économique d'une grande variété de filtres. En outre, le traitement numérique des signaux ne possède pas les mêmes limitations de filtres analogiques dans le positionnement des pôles et des zéros du filtre sur le plan complexe: les filtres numériques peuvent donc offrir des performances impossible d'obtenir des filtres analogiques normaux.

Le signal d'entrée est échantillonné et un convertisseur analogique-numérique le convertit en un flux numérique: un résident de programme sur un processeur (généralement un DSP) Porte sur elle les calculs de filtrage et génère une sortie numérique. Ce dernier est ensuite reconverti en un signal analogique par un convertisseur numérique-analogique. Une limitation importante est que le filtre numérique peut traiter des fréquences allant jusqu'à la moitié du taux d'échantillonnage, le début de la douleur aliasing et par conséquent le bruit de sortie.

Filtres quartz et piézo

à la fin une trentaine d'années certains ingénieurs ont réalisé que vous pourriez tirer profit de la résonance mécanique des matériaux piézoélectrique pour obtenir des filtres très efficaces: les premiers résonateurs sont en acier, mais il est vite devenu clair que la quartz Il était un matériau plus approprié à cet effet. Les résonateurs à quartz convertissent le signal électrique qui les traverse en oscillations mécaniques avec une grande efficacité: facteur Q un résonateur à quartz est typiquement supérieure à 5000, les valeurs inaccessible par des résonateurs LC ordinaires. Quartz a également un très faible coefficient de dilatation thermique, et maintient donc une bonne précision en fréquence que la température varie.

Classification de la fonction de transfert

Les classes génériques

  • Filtre passe-bas: Transmet dans une bande fréquence qui va de zéro à une la fréquence de coupure f; avec les composants de haute fréquence sont atténuées.
  • filtre passe-haut: Transmet dans une bande étendue à partir d'un la fréquence de coupure f à la plus haute fréquence à transmettre; les composants avec une fréquence inférieure à celle du seuil sont atténuées.
  • filtre passe-bande: Transmet dans une bande entre un la fréquence de coupure inférieure et une autre supérieure; les composants avec une fréquence en dehors de la bande passante sont atténués.
  • filtre coupe-bande: Aussi appelé entaille, est un filtre qui coupe une bande étroite de fréquence, comprise dans une certaine plage définie par deux valeurs. Un exemple est le filtre T double
  • filtre passe-tout: Est-ce un filtre qui n'intervient pas sur l'amplitude des fréquences qui passent à travers, mais seulement sur leurs phases; est utilisé pour optimiser la réponse en phase d'un système contenant d'autres filtres ne sont pas compensés.

Configurations spéciales

applications

Presque tous les équipements électroniques filtres utilisés à des fins différentes. en radiocommunication les filtres passe-bande dans les récepteurs améliorer la réception en limitant l'amplification pour que les signaux souhaités.

La bande passante des filtres utilisés dans divers systèmes de communication, selon les applications, de moins de 1 hertz beaucoup de mégahertz. Un filtre passe-bas appliqué à la sortie redresseurs dans les sous-systèmes d'alimentation des circuits électroniques, élimine les composantes de courant alternatif à partir du signal d'impulsion fourni à la sortie du redresseur, en revenant seulement la composante continue.

L'action sélective de filtres est également largement utilisé pour diviser la sortie du amplificateurs audio en plusieurs bandes adressées dans les systèmes de haut-parleurs multivoies, ces filtres sont généralement inclus dans le coffret du boîtier dans les systèmes d'accueil et de haute fidélité tout en étant utilisés filtres placés avant 'amplification de puissance dans les systèmes d'amplification pour les concerts parce que compte tenu des pouvoirs en jeu (souvent beaucoup plus élevé que 2000W pour de l'argent) serait difficile à trouver et composants passifs très coûteux adaptés aux fortes valeurs de courant et de tension provenant de l'amplificateur, pas secondaire, il est également l'avantage dissipation thermique qui est sans doute plus grande pour les puissances si élevées.

Le seul inconvénient des filtres actifs est que, en incluant leurs amplificateurs de signaux internes introduire un bruit qui devrait être réduit au minimum grâce à une planification précise, le bruit qui est fortement déplaisait dans des contextes où la pureté du son est fondamental que les systèmes Salut-end haute fidélité alors qu'il est négligeable dans des contextes tels que la musique live où un taux élevé de bruit est entré dans le signal provenant d'autres appareils tels que les processeurs de signaux et par des interférences électromagnétiques.

Articles connexes

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