Qu'est-ce qu'un filtre passe-haut?

"Un filtre passe-haut est l'exact opposé du circuit de filtre passe-bas car les deux composants ont été échangés avec le signal de sortie des filtres désormais pris à travers la résistance wici, comme le filtre passe-bas ne laisse passer que les signaux en dessous de son point de fréquence de coupure, ƒc, le circuit de filtre passe-haut passif comme son nom l'indique, ne passe que les signaux au-dessus du point de coupure sélectionné, ƒc éliminant tout signal la forme d'onde. ----- FMUSER"

Contenu

1) Le circuit du filtre passe-haut

2) Réponse en fréquence d'un filtre passe-haut du 1er ordre

3) Fréquence de coupure et déphasage

4) Exemple de filtre passe-haut n ° 1

5) Filtre passe-haut de second ordre

6) Résumé du filtre passe-haut

7) Le différentiateur RC

Le circuit du filtre passe-haut

Dans cet agencement de circuits, la réactance du condensateur est très élevée aux basses fréquences, de sorte que le condensateur agit comme un circuit ouvert et bloque tous les signaux d'entrée au VIN jusqu'à ce que le point de fréquence de coupure (ƒC) soit atteint. 

Au-dessus de ce point de fréquence de coupure, la réactance du condensateur a suffisamment diminué pour agir désormais davantage comme un court-circuit permettant à tout le signal d'entrée de passer directement à la sortie, comme illustré ci-dessous dans la courbe de réponse des filtres.

Voir aussi: >> Qu'est-ce que le filtre passe-bas et comment créer un filtre passe-bas? 

Réponse en fréquence d'un filtre passe-haut du 1er ordre

Le tracé de Bode ou la courbe de réponse en fréquence ci-dessus pour un filtre passe-haut passif est exactement l'opposé de celui d'un filtre passe-bas. Ici, le signal est atténué ou atténué aux basses fréquences, la sortie augmentant à + 20 dB / décennie (6 dB / octave) jusqu'à ce que la fréquence atteigne le point de coupure (ƒc) où à nouveau R = Xc. 

Il a une courbe de réponse qui s'étend de l'infini à la fréquence de coupure, où l'amplitude de la tension de sortie est 1 / √2 = 70.7% de la valeur du signal d'entrée ou -3 dB (20 log (Vout / Vin)) de l'entrée valeur.

Nous pouvons également voir que l'angle de phase (Φ) du signal de sortie DIRIGE celui de l'entrée et est égal à + 45o à la fréquence ƒc. La courbe de réponse en fréquence de ce filtre implique que le filtre peut transmettre tous les signaux à l'infini. Cependant en pratique, la réponse du filtre ne s'étend pas à l'infini mais est limitée par les caractéristiques électriques des composants utilisés.

Le point de fréquence de coupure pour un filtre passe-haut du premier ordre peut être trouvé en utilisant la même équation que celle du filtre passe-bas, mais l'équation pour le déphasage est légèrement modifiée pour tenir compte de l'angle de phase positif comme indiqué ci-dessous.

Voir aussi: >> Comment concevoir un filtre passe-bas - Subwoofer?

Fréquence de coupure et déphasage

 

Le gain du circuit, Av qui est donné comme Vout / Vin (magnitude) et est calculé comme:

Exemple de filtre passe-haut n ° 1
Calculez la fréquence de coupure ou de «point de rupture» (ƒc) pour un simple filtre passe-haut passif composé d'un condensateur de 82pF connecté en série avec une résistance de 240 kΩ.

Filtre passe-haut de second ordre
Comme pour les filtres passe-bas, les étages de filtre passe-haut peuvent être montés en cascade pour former un filtre de second ordre (bipolaire), comme illustré.

 

Le circuit ci-dessus utilise deux filtres du premier ordre connectés ou montés en cascade pour former un réseau passe-haut du deuxième ordre ou bipolaire. Ensuite, un étage de filtre du premier ordre peut être converti en un type de second ordre en utilisant simplement un réseau RC supplémentaire, le même que pour le filtre passe-bas du deuxième ordre. Le circuit de filtrage passe-haut du second ordre résultant aura une pente de 2 dB / décade (40 dB / octave).

Comme avec le filtre passe-bas, la fréquence de coupure, ƒc est déterminée par les résistances et les condensateurs comme suit.

En pratique, la mise en cascade de filtres passifs ensemble pour produire des filtres d'ordre supérieur est difficile à mettre en œuvre avec précision car l'impédance dynamique de chaque ordre de filtre affecte son réseau voisin. Cependant, pour réduire l'effet de charge, nous pouvons faire en sorte que l'impédance de chaque étape suivante soit 10 fois supérieure à l'étape précédente, donc R2 = 10 * R1 et C2 = 1 / 10e de C1.

Voir aussi: >> Filtres passe-bas: c'est ce que vous avez et ce que vous en faites! 

Résumé du filtre passe-haut
Nous avons vu que le filtre passe-haut passif est exactement l'opposé du filtre passe-bas. Ce filtre n'a pas de tension de sortie de CC (0 Hz), jusqu'à une fréquence de coupure spécifiée (ƒc). Ce point de fréquence de coupure inférieur correspond à 70.7% ou -3 dB (dB = -20log VOUT / VIN) du gain de tension autorisé à passer.

La plage de fréquences «au-dessous» de ce point de coupure ƒc est généralement connue comme la bande d'arrêt tandis que la plage de fréquences «au-dessus» de ce point de coupure est généralement connue comme la bande passante.

La fréquence de coupure, la fréquence de coin ou le point -3dB d'un filtre passe-haut peut être trouvée en utilisant la formule standard de: ƒc = 1 / (2πRC). L'angle de phase du signal de sortie résultant à ƒc est de + 45o. Généralement, le filtre passe-haut est moins déformant que son filtre passe-bas équivalent en raison des fréquences de fonctionnement plus élevées.

Une application très courante de ce type de filtre passif est dans les amplificateurs audio en tant que condensateur de couplage entre deux étages d'amplificateur audio et dans les systèmes de haut-parleurs pour diriger les signaux de fréquence plus élevée vers les petits haut-parleurs de type «tweeter» tout en bloquant les également utilisé comme filtres pour réduire tout bruit de basse fréquence ou distorsion de type «grondement». 

Lorsqu'il est utilisé de cette façon dans les applications audio, le filtre passe-haut est parfois appelé filtre «coupe-bas» ou «coupe-bas».

La tension de sortie Vout dépend de la constante de temps et de la fréquence du signal d'entrée comme vu précédemment. Avec un signal sinusoïdal AC appliqué au circuit, il se comporte comme un simple filtre passe-haut du 1er ordre. Mais si nous changeons le signal d'entrée en celui d'un signal en forme d '«onde carrée» qui a une entrée pas à pas presque verticale, la réponse du circuit change considérablement et produit un circuit connu sous le nom de différentiateur.

Voir aussi: >> Tutoriel de base sur les filtres RF 

Le différentiateur RC

Jusqu'à présent, la forme d'onde d'entrée du filtre était supposée sinusoïdale ou celle d'une onde sinusoïdale constituée d'un signal fondamental et de quelques harmoniques fonctionnant dans le domaine fréquentiel, ce qui nous donne une réponse dans le domaine fréquentiel pour le filtre. Cependant, si nous alimentons le filtre passe-haut avec un signal d'onde carrée fonctionnant dans le domaine temporel donnant une entrée de réponse d'impulsion ou de pas, la forme d'onde de sortie consistera en une impulsion ou des pointes de courte durée, comme indiqué.

Le circuit différentiateur RC

Chaque cycle de la forme d'onde d'entrée à onde carrée produit deux pointes à la sortie, une positive et une négative et dont l'amplitude est égale à celle de l'entrée. Le taux de décroissance des pics dépend de la constante de temps, de la valeur (RC) des deux composants, (t = R x C) et de la valeur de la fréquence d'entrée. Les impulsions de sortie ressemblent de plus en plus à la forme du signal d'entrée à mesure que la fréquence augmente.

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