Filtre electrònic
De Viquipèdia
Un filtre electrònic és un circuit electrònic que discrimina una determinada freqüència o gamma de freqüències d'un senyal elèctric que passa per ell, modificant tant la seva amplitud com la seva fase.
Els filtres electrònics es formen amb la interconnexió de components passius, com resistències, condensadors i bobines; i components actius, com transistors, amplificadors operacionals, etc.
Taula de continguts |
[edita] Característiques
[edita] Funció de transferència
Independentment de com s'ha dissenyat el filtre (ja sigui analògic, digital o mecànic) la forma de comportar-se d'un filtre es descriu per la seva funció de transferència. Aquesta descriu la forma en que el senyal aplicat canvia en amplitud i fase en travessar el filtre. La funció de transferència escollida caracteritza el filtre. Alguns dels filtres habituals són:
- Filtre de Butterworth, amb una banda de pas suau i un tall agut.
- Filtre Chevyshev, amb un tall agut, però amb una banda de pas amb ondulacions.
- Filtres el·líptics o filtre Cauer, que aconsegueixen una zona de transició més abrupta que els anteriors a canvi d'oscil·lacions en totes les seves bandes.
- Filtre de Bessel, que en el cas de ser analògic, assegura una variació de fase constant.
Es pot arribar a expressar matemàticament la funció de transferència en forma de fracció amb les transformades en freqüència adequades:
Els valors que anul·len el numerador són els zeros, i els que anul·len el denominador són pols. Els nombre de pols i zeros indica l'ordre del filtre, i el seu valor determina les característiques del filtre, com la seva resposta en freqüència i estabilitat.
[edita] Ordre
L'ordre d'un filtre descriu el grau d'acceptació o rebuig de freqüències per sobre o per sota de la freqüència de tall. Un filtre de primer ordre amb freqüència de tall (F), presentarà una atenuació de 6 dB en la primera octava (2F), 12 dB en la segona octava (4F), 18 dB en la tercera octava (8F) i successivament. Un de segon ordre tindria el doble de pendent en l'escala logarítmica. Això es relaciona amb els pols i els zeros: els pols fan que el pendent pugi fins a 20 dB i els zeros que baixi, així els pols i els zeros poden compensar el seu efecte.
Per realitzar filtre analògics d'ordres més alts se sol realitzar una connexió en sèrie de filtres de primer i segon ordre degut a que a major ordre, el filtre es fa més complex. Malgrat això, en filtre digitals és habitual veure ordres superiors a 100.
[edita] Tipus de filtre
Tenint en compte els seus components, naturalesa dels senyals amb que treballen, a resposta en freqüència i el mètode de disseny, els filtres es classifiquen en diferents grups.
[edita] Segons la resposta en freqüència
- Filtre passabaix: És aquell que permet el pas de freqüències baixes, des de freqüència 0 Hz fins a una de determinada. Presenta zeros d'alta freqüència i pols de baixes freqüències.
- Filtre passaalt: És el que permet el pas de freqüències des d'una freqüència de tall determinada cap amunt, sense límit específic. Presenta zeros de baixes freqüències i pols d'altes freqüències.
- Filtre passabanda: És aquell que permet el pas de les components freqüencials contingudes en un determinat rang de freqüències, entre una freqüència de tall superior (FH) i una d'inferior (FL).
- Filtre banda eliminada: És el que dificulta el pas de les components freqüencials contingudes en un rang determinat de freqüències entre una freqüència de tall superior i una altra d'inferior.
- Filtre multibanda: És el que presenta varis rangs de freqüències on hi ha un comportament diferent.
- Filtre variable: És aquell que pot canviar els seus marges de freqüència.
[edita] Filtres actius i passius
- Filtre passiu: És el format únicament per components passius com resistències, condensadors i bobines.
- Filtre actiu: És aquell que pot presentar guany a tota o una part del senyal de sortida respecte l'entrada. En la seva implementació es combinen elements actius i passius. És habitual l'ús de l'amplificador operacional, que permet obtenir ressonància i un elevat factor Q sense utilitzar bobines.
[edita] Filtres analògics i digitals
Segons la natura dels senyals tractats:
- Filtre analògic: Dissenyat per tractar senyals analògics.
- Filtre digital: Dissenyat per tractar senyals digitals.
