Es pot definir un filtre fent referència a diversos camps com la química, l'òptica, l'enginyeria, el modelatge de turbulències, l'enginyeria, la informàtica, la filosofia i el processament del senyal. Considerem els filtres de processament del senyal, el filtre es pot definir com un dispositiu que s’utilitza per eliminar part o parts innecessàries del senyal. Aquesta eliminació de parts innecessàries del senyal s’anomena procés de filtratge. Aquests filtres de processament de senyal es classifiquen en diversos tipus, com ara filtres electrònics , filtres digitals i filtres analògics.
Filtres analògics
El filtre analògic s'utilitza normalment en electrònica i es considera un element bàsic del processament del senyal. Aquests filtres analògics s’utilitzen per separar els senyals d’àudio abans d’aplicar-los als altaveus. Per separar i combinar diverses converses telefòniques en un sol canal es pot fer mitjançant filtres analògics. Per seleccionar una emissora de ràdio determinada del receptor de ràdio rebutjant tots els altres canals, es pot fer mitjançant filtres analògics.
Els senyals que varien contínuament (senyals analògics) es poden utilitzar mitjançant filtres analògics electrònics passius lineals que es componen d’elements passius com ara resistències, condensadors i inductors. Aquests filtres analògics s'utilitzen freqüentment per permetre components de freqüència particulars rebutjant altres senyals de temps analògics o continus.
Tipus de filtres analògics
Els filtres analògics lineals es poden llistar com a filtres de síntesi de xarxa, filtres d'impedància d'imatge i filtres simples. Els filtres de síntesi de xarxa es classifiquen de nou com a filtre Butterworth, filtre Chebyshev, filtre el·líptic o filtre Cauer, filtre Bessel, filtre gaussià, filtre òptim ‘L’ (Legendre) i filtre Linkwithz-Riley. Els filtres d’impedància d’imatge es classifiquen a més com a filtre Constant k, filtre derivat de m, filtres d’imatges generals, xarxa Zobel, filtre de gelosia, equalitzador de retard T pont, filtre d’imatges compostes i filtre de tipus mm’. El filtre RC, el filtre RL, el filtre LC i el filtre RLC s’anomenen filtres simples.
Disseny de filtres analògics
El disseny de filtres analògics inclou funcions de transferència de filtres analògics, pols i zeros de filtres analògics, resposta de freqüència de filtres analògics, resposta de sortida i diferents tipus de filtres analògics. Els mètodes de filtre de disseny de filtres analògics es classifiquen en funció de transferència basada en models de filtres Butterworth, Chebyshev i Elliptic amb ordre 'n'.
Filtre Butterworth
Disseny de filtres Butterworth
El Butterworth o filtre de magnitud màxima plana té una resposta de freqüència plana (matemàticament tant com és possible). La 'paret de maó' del filtre de pas baix analògic (Butterworth), que es pot definir com a aproximacions estàndard per a diverses ordres de filtre, es mostra a la figura següent (inclosa la resposta de freqüència ideal).
Filtre Butterworth Resposta de freqüència ideal
Si augmentem l’ordre del filtre Butterworth, el disseny del filtre Butterworth també augmenta les fases en cascada. Així, tal com es mostra a la figura anterior, la resposta del filtre i la paret de maó s’acosta. Generalment, els filtres analògics lineals es realitzen utilitzant diverses topologies, el filtre Butterworth es pot realitzar utilitzant la topologia de Cauer o la topologia de clau Sallen.
Filtre Chebyshev
Els filtres de Chebysev porten el nom de Pafnufy Chebyshev que va derivar els càlculs matemàtics de Filtres de Chebyshev . L'error entre la característica del filtre idealitzat i el filtre real es pot reduir mitjançant la propietat del filtre Chebyshev.
Filtre Chebyshev
Aquests filtres Chebyshev es classifiquen a més com a filtres Chebyshev de tipus 1 i tipus 2. Els filtres de tipus 1 són de tipus bàsic i la resposta de guany o amplitud és una funció de freqüència angular de l’ordre enèsim del filtre de pas baix analògic (LPF-si considerem filtres analògics). El filtre Chebyshev de tipus 2 és un tipus poc comú i és un filtre invers.
Tipus de filtre Chebyshev
Filtres analògics simples
Filtre RC
Circuit de filtre RC
Els circuits elèctrics de resistència-condensador simples impulsats per una font de corrent o tensió actuen com a filtres analògics. Aquests circuits de filtre RC s’utilitzen per filtrar un senyal de manera que bloquegen freqüències específiques i permeten passar altres freqüències. El circuit de filtre RC es pot connectar en sèrie Circuit RC o circuit RC paral·lel com es mostra a la figura anterior.
Filtre LC
Circuit de filtre LC
El circuit elèctric senzill d’inductor-condensador actua com un filtre LC que també s’anomena circuit sintonitzat o circuit ressonant o circuit tanc. Aquest circuit LC també es comporta com un ressonador elèctric. Els circuits LC s’utilitzen per generar senyals o captar senyals a una freqüència específica. El filtre LC es pot connectar com a circuit LC de sèrie o circuit LC paral·lel com es mostra a la figura anterior.
Filtre RL
Circuit de filtre RL
El circuit elèctric senzill de resistència-inductor actua com un circuit de filtre RL que es condueix mitjançant una font de corrent o tensió i està format per la resistència i l’inductor. El filtre RL es pot connectar com a circuit RL sèrie o circuit RL paral·lel, tal com es mostra a la figura anterior.
Filtre RLC
Circuit de filtre RLC
El circuit elèctric simple resistència-inductor-condensador actua com un circuit de filtre RLC, la resistència, el condensador i l’inductor es poden connectar en sèrie o paral·lel per formar un filtre RLC o un filtre RLC paral·lel. Aquest circuit de filtre RLC es forma com a oscil·lador harmònic de corrent i ressona com un circuit LC. Però aquí les oscil·lacions es poden degradar mitjançant la introducció d’una resistència i aquest efecte es denomina amortiment.
Voleu conèixer en detall el disseny pràctic de filtres analògics i digitals? Si esteu interessats en dissenyar projectes electrònics a continuació, compartiu les vostres opinions, comentaris, consultes i suggeriments a la secció de comentaris següent.
