Principe général de construction des filtres LC passifs (LPF et HPF)

Lorsqu'il est nécessaire de supprimer les courants alternatifs avec un certain spectre de fréquences dans le circuit, mais en même temps de faire passer efficacement les courants avec des fréquences supérieures ou inférieures à ce spectre, un filtre LC passif sur les éléments réactifs peut être utile - un filtre passe-bas sur un filtre passe-bas (si nécessaire passage effectif des oscillations de fréquence inférieure à la consigne) ou filtre passe-haut HPF (si nécessaire passage effectif des oscillations de fréquence supérieure à la consigne).

Le principe de construction de ces filtres est basé sur les propriétés des inductances et des condensateurs à se comporter différemment dans les circuits alternatifs.

Il est bien connu que la résistance inductive bobines est directement proportionnelle à la fréquence du courant qui la traverse, par conséquent, plus la fréquence du courant qui traverse la bobine est élevée, plus réactivité il affiche ce courant, c'est-à-dire qu'il ralentit davantage les courants alternatifs à des fréquences plus élevées et fait passer plus facilement les courants à des fréquences plus basses.

Condenseur — au contraire, plus la fréquence du courant est élevée, plus ce courant alternatif le traverse facilement, et plus la fréquence du courant est basse, plus l'obstacle au courant est ce condensateur. Schématiquement, les filtres passe-bas et passe-haut sont en L, en T et en U (multi-jonctions).

Filtre LC en forme de L

Le filtre en L est un filtre électronique élémentaire constitué d'une bobine d'inductance L et d'un condensateur de capacité C. La réponse en fréquence d'un tel circuit dépend de l'ordre de connexion de deux éléments (L et C) par rapport au point où un signal filtré est appliqué et aux valeurs de L et C ...

En pratique, les valeurs de L et C sont choisies de manière à ce que leur réactance dans la gamme de fréquence de fonctionnement soit environ 100 fois inférieure à la résistance de charge, afin de réduire significativement l'effet de manœuvre de cette dernière sur la réponse en fréquence d'un filtre .

La fréquence à laquelle l'amplitude du signal appliqué au filtre tombe à 0,7 de sa valeur d'origine est appelée fréquence de coupure. Un filtre idéal a une forte déviation verticale.

Ainsi, en fonction de la séquence de connexion de l'inductance L et du condensateur C par rapport à la source de signal et au bus neutre, vous obtenez un filtre passe-haut - HPF ou un filtre passe-bas - LPF.

En fait, ces circuits sont des diviseurs de tension, et des éléments réactifs sont installés dans les branches du diviseur, dont la résistance au courant alternatif dépend de la fréquence.

Ici, vous pouvez facilement calculer la chute de tension dans chacun des éléments du filtre, en tenant compte du fait qu'à la fréquence de coupure, la chute de tension à la sortie du filtre doit être égale à 0,7 de l'amplitude de la tension d'entrée.Cela signifie que le rapport entre les réactifs doit être de 0,3 / 0,7 - sur la base de ce rapport, le séparateur qui compose le filtre est calculé.

Lorsque le circuit de charge est ouvert, dans les filtres passe-bas, lorsque la fréquence du signal d'entrée dépasse la fréquence de résonance du circuit LC du filtre, l'amplitude de la sortie commence à diminuer fortement. Dans les filtres passe-haut, lorsque la fréquence du signal d'entrée tombe en dessous de la fréquence de résonance du circuit LC du filtre, l'amplitude de la sortie commence également à chuter. En pratique, les filtres LC ne sont pas utilisés tels quels sans charge.

Filtre LC en forme de T

Pour affaiblir l'effet de shunt du filtre sur les circuits sensibles connectés derrière lui, des filtres en forme de T sont utilisés. Ici, un élément réactif supplémentaire est ajouté à la connexion en L, du côté de sa sortie.

La capacité ou l'inductance pratiquement calculée pour le filtre LC en forme de L est remplacée par la connexion en série d'une paire d'éléments identiques de sorte que leur résistance totale soit égale à l'élément calculé qui est remplacé par cette paire (ils mettent deux moitiés d'inductances ou deux condensateurs, dont la capacité est deux fois plus grande).

Filtre LC en forme de U

En ajoutant un élément supplémentaire à la connexion en L, mais pas à l'arrière, mais à l'avant, on obtient un filtre en U. Ce circuit polarise davantage la source d'entrée. Ici, l'élément ajouté est la moitié de la capacité calculée pour la connexion en L (qui est simplement divisée en deux éléments capacitifs) ou le double de la valeur d'inductance maintenant obtenue en connectant deux bobines en parallèle.

Plus il y a de connexions dans le filtre, plus le filtrage sera précis.De ce fait, l'amplitude la plus élevée de la charge aura la fréquence qui pour ce filtre sera la plus proche de sa fréquence de résonance (la condition est que la composante inductive de la liaison soit égale à cette fréquence de sa composante capacitive), le reste de le spectre sera supprimé.

L'utilisation de filtres multi-niveaux permet de séparer très précisément le signal de la fréquence souhaitée du signal bruité. Même si l'amplitude à la fréquence de coupure est relativement faible, le reste de la plage sera supprimé par l'effet général des prises de filtre.