RELAZIONE DI ELETTRONICA: INTRODUZIONE SUI FILTRI

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1 In elettronica possiamo definire un filtro come un dispositivo in grado di filtrare un determinato intervallo di frequenze alla propria uscita, attenuandole fino ad annullarle. A seconda delle frequenze su cui il filtro agisce abbiamo i seguenti filtri fondamentali: passa basso, passa alto e passa banda. Ognuno di questi filtri ha una sua banda passante, che si riferisce all intervallo di frequenze che il filtro stesso lascia passare. FILTRO PASSA BASSO Il filtro passa basso lascia passare le frequenze basse (a partire da 0 Hz), ed attenua, fino ad annullarle, le frequenze più alte della sua frequenza di taglio. Come si può notare dallo schema semplificato della figura 1, il filtro passa basso, nella sua realizzazione più semplice, si compone di 1 resistenza e di 1 condensatore. Figura 1 Il valore della frequenza di taglio si può calcolare con la seguente formula (valida per i 3 filtri): Supponendo di utilizzare una resistenza di 1 k Ω e un condensatore di 10 n F, avremo una frequenza di taglio come segue: Pagina 1/7

2 Realizzando lo schema elettrico del filtro passa basso mediante il programma Orcad (figura 2) possiamo poi visualizzare la simulazione grafica del suo funzionamento. Figura 2 Pagina 2/7

3 Nella figura 3 possiamo visualizzare graficamente la simulazione dell attività di attenuazione del segnale del filtro passa basso. In particolare possiamo identificare nel grafico il valore della frequenza di taglio di questo filtro, 15.9 KHz, a partire dal quale il segnale viene attenuato fino ad annullarsi. Dalla frequenza di taglio notiamo come il valore del segnale di uscita del filtro corrisponda a circa il 70% del segnale d ingresso: Figura 3 Pagina 3/7

4 Un altra cosa che possiamo notare dal grafico della simulazione dell attività del filtro della figura 3, è che le frequenze del segnale, rappresentate dall andamento della linea rossa, in realtà cominciano ad essere attenuate un po prima della frequenza di taglio, e subito dopo il segnale non viene immediatamente annullato, ma ha un attenuazione che procede fino all annullamento. Ciò è dovuto al fatto che viene simulato il comportamento di un filtro reale. Un filtro passa basso ideale invece lascerebbe passare tutte le frequenze fino alla frequenza di taglio e taglierebbe tutte le frequenze superiori, senza alcuna attenuazione. FILTRO PASSA ALTO Per quanto riguarda il suo schema elettrico è sufficiente scambiare di posizione la resistenza e il condensatore rispetto al filtro passa basso. Figura 4 Pagina 4/7

5 Dati i valori della resistenza e del condensatore come da figura 4 possiamo trovare la frequenza di taglio del filtro come segue: Il filtro passa alto lascia passare le frequenze alte ed attenua, fino ad annullarle, le frequenze più basse della sua frequenza di taglio: Figura 5 Pagina 5/7

6 FILTRO PASSA BANDA Il filtro passa banda è la combinazione di un filtro passa basso e di un filtro passa alto. Lo schema elettrico da inserire in Orcad è mostrato nella figura 6, e ci consente di visualizzare graficamente la simulazione di ognuno dei filtri presenti: passa banda (oscilloscopio rosso), passa basso (oscilloscopio blu), e passa alto (oscilloscopio giallo). Figura 6 Pagina 6/7

7 La figura 7 mostra graficamente la simulazione del filtro passa banda. Il filtro lascia passare le frequenze comprese all interno dei valori delle rispettive frequenze di taglio dei due filtri di cui è composto, attenuando, fino ad annullarle, le frequenze esterne alle due frequenze di taglio. Si noti che la formula per calcolare ciascuna delle 2 frequenze di taglio rimane invariata e che questa semplificazione nei calcoli, per il filtro passa banda, è resa possibile dall accortezza di dimensionare la resistenza del filtro passa alto a 10 volte quella del filtro passa basso. (Vedi figura 6: R2 > 10 R1 ). Frequenza di taglio passa alto (159,2 Hz) Frequenza di taglio passa basso (15,9 KHz) Figura 7 Pagina 7/7