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Filtri passivi - Cosa sono e come si calcolano

Indice Argomento Corrente

1) Filtri passivi: Introduzione

2) Tipologia dei filtri passivi

3) Filtri Passa Basso del primo ordine con pendenza 6dB/Ottava

4) Filtri Passa Alto del primo ordine con pendenza 6dB/Ottava

5) Filtri Passa Passa Banda del primo ordine con pendenza 6dB/Ottava

6) Filtri Passa Banda risonanti del secondo ordine con pendenza 12dB/Ottava

7) Filtri Escludi Banda risonanti del secondo ordine con pendenza 12dB/Ottava

Filtri passivi: Introduzione

Tratteremo solo i filtri di tipo passivo (realizzati solo con componenti passivi, che quindi hanno alla loro uscita un segnale di ampiezza inferiore o uguale di quello presente all'ingresso), cosa che ci serve per capire come funzionano i filtri di alimentazione e di accoppiamento.
In base alla pendenza della curva caratteristica dopo la frequenza di taglio (definita come la frequenza per cui il segnale in uscita è attenuato rispetto a quello in ingresso di 3db o di radice quadra di 2), si può distinguere in filtro di primo ordine (20 db per decade), di secondo ordine (40 db per decade), di terzo ordine (60 db per decade) e così via, e possono essere anche disposti in cascata come il doppio passa basso e il doppio passa alto.

Tipologia dei filtri passivi

I filtri vengono classificati in quattro categorie:

• Passa Basso

• Passa Alto

• Passa Banda

• Escludi Banda

Oltre a questo un'altro parametro essenziale è la pendenza del filtro che quantifica di quanto attenua le frequenze distanti un'ottava o una decade dalla frequenza di taglio.
Quindi abbiamo:

• Filtri del primo ordine a 6dB/Ottava - 20dB/Decade

• Filtri del secondo ordine a 12dB/Ottava - 40dB/Decade

• Filtri di ordine superiore al secondo ottenuti con filtri di primo e secondo ordine in cascata

Ulteriore distinzione:

• Filtri passivi ovvero caratterizzati dalla presenza di soli componenti passivi

• Filtri attivi ovvero caratterizzati dalla presenza di componenti attivi

Filtri Passa Basso del primo ordine con pendenza 6dB/Ottava

Come dice il nome permettono il passaggio di tutte le frequenze basse al di sotto della frequenza di taglio.
Essendo la componente continua la frequenza più bassa in assoluto, questi filtri non la ostacolano, quindi non possono essere usati per l'accoppiamento fra gli stadi di un amplificatore.

Filtro RC passa basso. Semplificando il condensatore abbassa la sua impedenza all'alzarsi della frequenza, quindi le frequenze alte oltre un certo valore funzione dei valori di R e C vengono bypassate a massa. Trattasi di filtro del primo ordine, quindi con una pendenza di 20dB per decade o 6 dB per ottava.	Filtro RL passa basso. L'impedenza dell'induttore aumenta all'aumentare della frequenza e oltre la frequenza di taglio le alte frequenze vengono progressivamente bloccate. Trattasi di filtro del primo ordine, quindi con una pendenza di 20dB per decade o 6 dB per ottava.
La frequenza di taglio di questi filtri è la seguente Ft=1/(2*pi*RC)	La frequenza di taglio di questi filtri è la seguente Ft=R/(2*pi*L)

Filtri Passa Alto del primo ordine con pendenza 6dB/Ottava

Ovviamente i filtri passa alto fanno passare le frequenze alte e bloccano quelle basse, considerando come frequenze basse quelle al di sotto della frequenza di taglio e viceversa quelle alte al di sopra di detta frequenza.

Questo è un filtro RC passa alto, una delle configurazioni più usate per disaccoppiare i vari stadi degli amplificatori dalla componente continua di polarizzazione.	Quello sopra è un circuito RL passa alto, all'aumentare della frequenza la reattanza induttiva dell'induttore aumenta, mentre è bassa per le frequenze basse, che vengono dirottate a massa.
La frequenza di taglio di questi filtri è la seguente Ft=1/(2*pi*RC)	La frequenza di taglio di questi filtri è la seguente Ft=R/(2*pi*L)

Filtri Passa Passa Banda del primo ordine con pendenza 6dB/Ottava

Filtro passa banda ottenuto come combinazione di un filtro passa alto unito ad un filtro passa basso.

Filtri Passa Banda risonanti del secondo ordine con pendenza 12dB/Ottava

Cosa a parte sono i filtri LC.
Sopra due esempi di filtro, il primo passa banda LC risonante parallelo, il secondo è un passa banda LC risonante serie.
Il funzionamento di questi filtri è dovuto alla frequenza di risonanza del gruppo LC, alla quale tale gruppo nell'esempio di un LC serie assume un'impedenza molto bassa, mentre nel caso di un LC parallelo alla frequenza di risonanza assume un'impedenza molto alta.
La selettività di tali filtri e quindi la larghezza di banda è funzione del fattore di merito dell'induttore.
Sono in genere usati nei circuiti a radiofrequenza.

Filtri Escludi Banda risonanti del secondo ordine con pendenza 12dB/Ottava

Filtro LC escludi banda risonante serie.
Il funzionamento di questi filtri è dovuto alla frequenza di risonanza del gruppo LC, alla quale tale gruppo nell'esempio di un LC serie assume un'impedenza molto bassa, tipicamente la resistenza parassita dell'induttore.