Elaborazione analogica Filtri Passa-basso, passa-alto, passa-banda, notch Frequenza di taglio Ordine Passivi Attivi

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1 Elaborazione analogica Filtri Passa-basso, passa-alto, passa-banda, notch Frequenza di taglio Ordine Passivi Attivi

2 Filtri Un filtro è un circuito in grado di far passare segnali con una specifica gamma di frequenze, bloccando gli altri. Esistono quattro tipi principali di filtri : filtri passa basso, passa alto, passa banda e filtri notch (o a reiezione di banda ).

3 Filtri Un filtro passa-basso fa passare le componenti a bassa frequenza di un segnale Il filtro passa alto permette il passaggio delle componenti con frequenza elevata. Il passa banda permette il passaggio dei segnali con frequenze centrate intorno alla frequenza di risonanza. Il filtro notch fa passare tutte le frequenze ad eccezione di quelle all'interno di una stretta banda centrata intorno alla frequenza di risonanza del filtro.

4 Filtri Per descrivere il comportamento di un filtro è utilizzata la curva di risposta, che descrive l attenuazione ingresso-uscita in funzione della frequenza. V in (f) V out (f) A (f) V out (f) =V in (f) x A (f) La risposta dei filtri può essere tracciate su grafici in cui le grandezze sui due assi Y e X sono lineare-lineare, logaritmico-lineare, o logaritmico-logaritmico. Nel caso dei grafici logaritmico-lineare/logaritmico, le attenuazioni devono essere specificate in decibel (db) La frequenza è indicata nella forma convenzionale f (Hz) o con w (rad/s), dove w=2pf.

5 Filtri

6 Ci sono due tipi di filtri: Filtri filtri passivi e filtri attivi. I filtri passivi sono realizzati utilizzando elementi passivi e rispondono meglio a frequenze superiori a 100 Hz. A frequenze più basse i condensatori e gl induttori dovrebbero avere valori troppo elevati, a frequenze più alte i parassiti dei componenti reattivi introducono elevate perdite. I filtri attivi sono costituiti da dispositivi attivi (Op_amp), resistori e condensatori, permettono di trattare segnali con frequenze molto basse. Uno svantaggio di questi filtri è che non possono essere utilizzati a frequenze superiori a 100 MHz.

7 Filtri passivi Filtri passivi del 1 ordine 0-3 V out /V in (db) 20 db/decade o 6dB/ottava V out /V in (db) 20 db/decade o 6dB/ottava 0-3 f c f (log) f c f (log)

8 Filtri passivi Filtro RC Filtro RL

9 Filtri passivi 0-3 V out /V in (db) 0-3 V out /V in (db) f 1 f 2 f 0 f 1 f 2 f 0 In prossimità della frequenza di risonanza f 0 la pendenza della curva aumenta a 12 db/ottava. Ciò è dovuto al fatto che ci sono due reattanze significative presenti e ognuna introduce una variazione di 6 db/ottava. Allontanandosi dalla risonanza in entrambe le direzioni, tuttavia, l andamento tende ad assumere pendenza pari a 6 db/ottava perché, di nuovo, solo una reattanza diventa significativa.

10 Filtri passivi Nei filtri del primo ordine, dopo le frequenze di taglio, la riposta in funzione della frequenza ha pendenza di 6 db/ottava. Per ottenere pendenze più elevate si considerano reti più complesse. Per esempio: Il filtro LC è descritto dalla funzione di trasferimento: n numero di poli o ordine del filtro, m numero di zeri della funzione di trasferimento Attenuation (db)

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12 Filtri attivi analogici Filtri passa basso del 1 ordine R 2 /R R 2 /R 1 V out /V in (db) 20 db/decade f c f (log) Filtri passa alto del 1 ordine V out /V in (db) 20 db/decade R 2 /R R 2 /R 1 f c f (log) Filtri passa banda del 1 ordine V out /V in (db) V out R 2 /R R 2 /R 1 20 db/decade V in f 1 f 2 f (log)

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15 Applicazione di filtri attivi Una rete di crossover audio Rete che divide un segnale audio nelle sue componenti di bassa e alta frequenza

16 Applicazione di filtri attivi Una rete di crossover audio Rete che divide un segnale audio nelle sue componenti di bassa e alta frequenza

17 Applicazione di filtri attivi Equalizatore Permette di scomporre il segnale audio in varie bande di frequenza e variare indipendentemente su ciascuna banda il livello del segnale.