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1Cours d'électronique
IUT
Mesures Physiques
Universitéde CAEN
1ère Année
11ème leçon : Les Filtres11ème leçon : Les Filtres
• I . But du filtrage : Tr ier les spectres
• I I . Rappels sur les fonctions de transfer t
• I I I . Classements des filtres– Suivant leur effet sur les amplitudes des harmoniques– Suivant leur ordre
• IV. Conception de filtres
• V. Les filtres du 2ème ordre
2Cours d'électronique
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1ère Année
Le filtrage
• C'est un domaine essentiel de l'électronique.
• Connaître la terminologie est nécessaire.
• Connaître les différents types de filtres est indispensable.• L 'action d'un filtre est représentée graphiquement par différentes
méthodes, dont le diagramme de Bode.
Filtre T(j )u1 u2
Un filtre est représenté suivant la convention quadrupôlaire.
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1ère Année
Action d'un filtre
• Le signal d'entrée u1(t) est une somme d'harmoniques.
• Le plus souvent, une par tie seulement de ces signaux sinusoïdauxest utile(Par exemple les graves à l'entrée d'un boomer)
• Le filtre atténue les harmoniques inutiles et les rendsnégligeables.
• La bande passante (BP) du filtre est choisie de telle sor te que lasor tie u2(t) ne contienne que les sinus utiles.
• Un filtre agit sur :
La phase L'amplitudeLe temps de groupe
4Cours d'électronique
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1ère Année
Exemple : Soit le spectre de u1(t)
•
10 100 1k 10k
0
-10
dBV
f (Hz)
-20
-30
-40
-50
-60
-70
-80
50 Hz ParasitesSignal
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1ère Année
Résultat du filtrage : Spectre de u2(t)
•
10 100 1k 10k
0
-10
dBV
f (Hz)
-20
-30
-40
-50
-60
-70
-80
Signal
6Cours d'électronique
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1ère Année
10 100 1k 10k
0
-10
dBV
f (Hz)
-20
-30
-40
-50
-60
-70
-80
7Cours d'électronique
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1ère Année
Filtre passe-bande
•
100 dB/dec(30 dB/oct)
-60 dB/dec(-18 dB/oct)
8Cours d'électronique
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1ère Année
Filtre Passe-Bas Réjecteur de Bande
• -60 dB/dec(-18 dB/oct)
50 Hz
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1ère Année
Association de deux filtres
•
Passe-HautOrdre 5(100 dB/dec)
Passe-BasOrdre3(-60 dB/dec)
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1ère Année Classement des filtresSuivant leur action sur l'amplitude
• Passe-bas– Laisse passer les fréquences en dessous de fc, la fréquence de coupure
• Passe-haut– Laisse passer les fréquences au dessus de fc,
• Passe-Bande, ou sélecteur de bande ou de fréquence– Laisse passer les fréquences compr ises entre fc1 et fc2, les deux fréquences
de coupure.
– La Bande Passante est fc2 - fc1
• Coupe-Bande, ou réjecteur de bande ou de fréquence– Elimine les fréquences compr ises entre fc1 et fc2, les deux fréquences de
coupure. La Bande coupée est fc2 - fc1
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1ère Année
0
G(dB)
f (Hz)
f c
Passe-Bas
• Laisse passer les basses fréquences
• Intégrateur à haute fréquence
12Cours d'électronique
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1ère Année
Passe-Haut
• Laisse passer les hautes fréquences
• Dér ivateur à basse fréquence
0
G(dB)
f(Hz)
fc
13Cours d'électronique
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1ère Année
Passe-Bande
• Atténue hautes et basses fréquences
• Ne laisse passer qu'une bande de freq.
0
G(dB)
f(Hz)
fc2fc1
14Cours d'électronique
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1ère Année
Coupe-Bande
• Atténue une bande limitée de fréquences
0
G(dB)
f(Hz)
fc2fc1
15Cours d'électronique
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1ère Année
10 -2 10 -1 10 0 10 1 10 2
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10dB
f/f 0
Conception de filtreGabar it d'un passe-bas du 3ème ordre
• Résumé du cahier des charges du filtre
Les filtres d'ordre élevé ont souvent des caractér istiques " ondulées"
16Cours d'électronique
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1ère Année
Gabar it d'un passe-haut du 3ème ordre
10-2 10-1 100 101 102
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10dB
f/f0
17Cours d'électronique
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Mesures Physiques
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1ère Année Passe-Bas du 2ème OrdreCourbe de GAIN
10-2 10-1 100 101 102
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30dB
f/f0
129
m = 10
m = 0.1
m = 1
-40 dB/dec
-12 dB/oct
-20 dB/dec
Filtreactif
18Cours d'électronique
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Mesures Physiques
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1ère Année
10-2 10-1 100 101 102
-180
-170
-160
-150
-140
-130
-120
-110
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0(°)
f/f0
Passe-Bas du 2ème OrdreCourbe de PHASE
m = 10
m = 0.1
m = 1
19Cours d'électronique
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Mesures Physiques
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1ère Année Passe-Haut du 2ème ordreCourbe de GAIN
10-2 10-1 100 101 102
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10dB
f/f0
-6-9
m = 10
m = 0.1
m = 1
40 dB/dec
20 dB/dec
20Cours d'électronique
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Mesures Physiques
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1ère Année Passe-Haut du 2ème ordreCourbe de PHASE
10-2 10-1 100 101 102
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
(°)
f/f0
m = 10
m = 0.1
m = 1
21Cours d'électronique
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1ère Année Passe-Bande du 2ème ordreCourbe de GAIN
10-2 10-1 100 101 102
-40
-30
-20
-10
0
10
20dB
18
f/f0
15
m = 10
m = 0.1m = 1
Filtreactif
-20 dB/dec20 dB/dec
22Cours d'électronique
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Mesures Physiques
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1ère Année Passe-Bande du 2ème ordreCourbe de PHASE
10-2 10-1 100 101 102
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90(°)
f/f0
m = 10
m = 0.1
m = 1
23Cours d'électronique
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1ère Année Coupe-Bande du 2ème ordreCourbe de GAIN
10-2 10-1 100 101 102
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
63
dB
f/f0
m = 10
m = 0.1
m = 1
24Cours d'électronique
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Mesures Physiques
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1ère Année Coupe-Bande du 2ème ordreCourbe de PHASE
10-2 10-1 100 101 102
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
f/f0
(°)
m = 10
m = 0.1
m = 1
