Filtri
Da Hacknowledge.
I filtri sono dei quadripoli adatti a controllare o elaborare le componenti di frequenza dei segnali elettrici. Accettano in ingresso grandezze elettriche e le restituendo in uscita con caratteristiche di frequenza differenti. Essi sono quindi in grado di separare segnali che hanno componenti di frequenza diferse, determinando in questo modo una banda passante (di frequenza) desiderata. In poche parole i filtri permettono il passaggio di certe frequenze, attenuando quelle indesiderate :)
Sostanzialmente si possono distinguere due tipi di filtri:
- filtri passivi;
- filtri attivi;
I filtri passivi sono composti da componenti dissipativi e non richiedono la presenza di elementi attivi nei loro circuiti, mentre i filtri attivi sono realizzati con componenti principalmente attivi (es. amplificatori operazionali).
I filtri indipendentemente se attivi o passivi si possono distinguere in quattro categorie fondamentali:
Indice |
[modifica] Filtri passa basso
Sono quadripoli che permettono il passaggio di tutte le frequenze inferiori alla propria frequenza di taglio (ft) ed hanno la seguente risposta in frequenza:
[modifica] Filtri passa alto
Sono quadripoli che permettono il passaggio di tutte le frequenze superiori alla frequenza di taglio (ft). Possiamo immaginare la loro risposta in frequenza:
[modifica] Filtri passa banda
Sono quadripoli che permettono il passaggio di tutte le frequenze appartenenti ad una banda ben definita (banda chiara), delimitata da due frequenze di taglio determinate. Hanno la seguente risposta in frequenza:
[modifica] Filtri elimina banda
Sono quadripoli che permettono il passaggio di tutte le frequenze (banda chiara), tranne quelle appartenenti ad nuna banda delimitata dalle due frequenze di taglio (ft1 e ft2). Hanno la seguente risposta in frequenza:
[modifica] Sistemi del primo ordine
Possiamo distinguere i filtri in base all'ordine. Occupandoci di sistemi del primo ordine tratteremo solamente le prime due categorie di filtri per i quali nel ricavare la funzione di trasferimento (funzione che lega il segnale di ingresso con quello di uscita) si fa riferimento ad un rapporto di polinomi:
su questo rapporto possiamo notare che il grado del parametro S (possiamo approssimarlo al valore di frequenza) del numeratore potrà assumere due valori:
- Se il grado del parametro S sarà zero, stiamo analizzando un filtro passa basso.
- Se il grado del parametro S è pari ad uno, stiamo analizzando un filtro passa alto.
Di conseguenza si può affermare che il grado del numeratore dipende dal percorso ingresso/uscita della grandezza elettrica del circuito, mentre il grado del denominatore dipende dalla disposizione dei componenti all’interno del circuito.
Possiamo quindi visualizzare i due tipi di filtri (alto e basso):
- FILTRI PASSA BASSO
- FILTRI PASSA ALTO
[modifica] Sistemi del secondo ordine
Occupandoci di sistemi del secondo ordine tratteremo tutte le categorie di filtri elencati in precedenza per i quali nel ricavare la funzione di trasferimento si fa riferimento al seguente rapporto di polinomi:
su questo rapporto possiamo notare che il grado del parametro S del numeratore potrà assumere tre valori:
- Se il grado del parametro S è pari a zero, stiamo analizzando un filtro passa basso.
- Se il grado del parametro S è pari a uno, stiamo analizzando un filtro passa banda.
- Se il grado del parametro S è pari a due, stiamo analizzando un filtro passa alto.
Possiamo quindi visualizzare i tre tipi di filtri escludendo l'elimina banda perchè ha lo stesso schema circuitale del passabanda...basta solo invertire le frequenze di taglio :)
- FILTRI PASSA BASSO
- FILTRI PASSA ALTO
- FILTRI PASSA BANDA
Come possiamo constatare i filtri del primo ordine sono composti da un solo componente reattivo, mentre i filtri del secondo ordine
sono composti da due componenti reattivi. Inoltre si possono formare filtri di ordine n superiore al 2 senza modificare le categorie fondamentali (si avranno sempre e comunque filtri passa basso, passa alto, passa banda, elimina banda). Tutto dipende da quanti
componenti reattivi ci sono nello schema elettrico.
