Dans cet article, nous apprenons à concevoir des circuits de filtre audio tels que des circuits de filtre passe-haut et passe-bas sans effort, sans passer par les tracas de la simulation et des calculs complexes. Les conceptions présentées permettront de créer des circuits de filtrage uniquement pour les bandes de fréquences spécifiques souhaitées et de bloquer toutes les autres fréquences indésirables.
Qu'est-ce que le filtre passe-haut
Comme son nom l'indique, un circuit de filtre passe-haut est conçu pour atténuer toutes les fréquences en dessous d'une fréquence sélectionnée particulière, et laisser passer ou autoriser toutes les fréquences au-dessus de ce seuil. Le principe est juste opposé à un circuit de filtre passe-bas.
La plage de coupure se situe généralement dans une plage de fréquences relativement plus élevée (en kHz),
Le graphique de réponse du filtre passe-haut suivant montre l'image de forme d'onde indiquant comment toutes les fréquences en dessous d'un seuil de coupure sélectionné sont atténuées ou bloquées progressivement, à mesure que la fréquence diminue.
Les deux images suivantes sont configurées en tant que circuits de filtre passe-haut standard, où le premier est conçu pour fonctionner avec une alimentation double tandis que le second est spécifié pour fonctionner avec une alimentation unique.
Dans les deux configurations ci-dessus, l'amplificateur opérationnel forme le composant actif de traitement central, tandis que les résistances et condensateurs associés câblés sur les broches d'entrée de l'amplificateur opérationnel sont introduits pour déterminer le point de coupure du filtre passe-haut, en fonction de la façon dont les valeurs de ces les composants passifs sont calculés selon les spécifications ou exigences des utilisateurs.
Comment concevoir un filtre passe-haut personnalisé
Comme proposé, pour concevoir rapidement un circuit de filtre passe-haut, les formules suivantes et les étapes suivantes peuvent être utilisées pour calculer les résistances et condensateurs concernés.
Tout d'abord, sélectionnez arbitrairement une valeur appropriée pour C1 ou C2, les deux peuvent être identiques.
Ensuite, calculez R1 en utilisant la formule suivante:
R1 = 1 / √2 x π x C1 x Fréquence
Ici, le terme «fréquence» fait référence au seuil de coupure passe-haut souhaité au-dessous duquel d'autres fréquences indésirables doivent être atténuées ou ignorées progressivement.
Enfin, calculez R2 de la même manière que ci-dessus en utilisant l'équation suivante:
R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Fréquence
La version à alimentation unique du circuit de filtre passe-haut peut être vue impliquant un autre condensateur Cout qui n'est pas du tout critique et peut être environ 100 ou 1000 fois supérieur à C1.
Les discussions ci-dessus montrent comment tout le monde peut calculer et concevoir rapidement un circuit de filtre passe-haut pour une application particulière qui pourrait être un circuit de contrôle des aigus, un Égaliseur graphique 10 bandes ou un circuit de cinéma maison, etc.
Fonctionnement des filtres passe-bas
Comme son nom l'indique circuits de filtre passe-bas sont conçus pour passer ou conduire une plage préférée de fréquences inférieure ou inférieure à un seuil de coupure souhaité, et atténuer ou bloquer progressivement les fréquences au-dessus de cette valeur.
Normalement, des amplificateurs opérationnels sont utilisés pour fabriquer de tels circuits de filtrage, car les amplificateurs opérationnels sont les mieux adaptés à ces applications en raison de leurs caractéristiques extrêmement polyvalentes.
Graphique montrant la fréquence et le gain
Le graphique suivant fournit la réponse en fréquence typique du filtre passe-bas en ce qui concerne le gain, nous pouvons clairement voir comment la réponse s'atténue (diminue progressivement) lorsque la fréquence augmente au-delà du seuil de coupure particulier.
Les images suivantes illustrent la norme circuits de filtre passe-bas basés sur opamp . Le premier doit être alimenté par une double alimentation et le second fonctionne avec une seule tension d'alimentation.
Conception d'un circuit de filtre passe-bas personnalisé
Les composants R1, R2 et C1, C2 configurés avec les brochages d'entrée non inverseur (+) et inverseur (-) de l'amplificateur opérationnel décident fondamentalement de la plage de coupure du filtre, et ceux-ci doivent être calculés de manière optimale lors de la conception. le circuit.
Pour calculer ces paramètres et concevoir rapidement un circuit de filtre passe-bas en quelques minutes, on peut utiliser les formules suivantes et les étapes expliquées:
Nous devons d'abord trouver C1 ce que nous pouvons faire en sélectionnant n'importe quelle valeur arbitrairement selon notre convenance.
Ensuite, nous pouvons calculer C2 avec la formule:
C2 = C1 x 2
R1 et R2 peuvent être identiques et peuvent être calculés à l'aide de la formule suivante:
R1 ou R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Fréquence.
ici, la «fréquence» est la plage dans laquelle la transition de coupure devrait se produire, ou la plage de coupure souhaitée.
Les valeurs de Cin et de Cout indiquées dans le filtre passe-bas à alimentation unique ne sont pas critiques et peuvent être 100 à 1000 fois supérieures à celles de C1, ce qui signifie que si vous avez sélectionné C1 comme 0,1 uF, elles pourraient être comprises entre 10 uF et 100 uF, etc. La spécification de tension peut être choisie pour être deux fois celle de la tension d'alimentation utilisée.
Les résistances ont toutes une puissance nominale de 1/4 watt, 5% ou 1%.
C'est tout! .... en utilisant la technique simple ci-dessus, vous pouvez concevoir rapidement un filtre passe-bas raisonnablement bon et l'utiliser pour une application spécifique qui pourrait inclure un circuit de musique à basses élevées, un haut-parleur actif cross over network ou un système de cinéma maison, etc.
Plus d'informations: https://drive.google.com/file/d/1yo_WH0NzYg43ro_X0ZrXoLYSM5XOzKU8/view?usp=sharing
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