Un filtro può essere definito con riferimento a vari campi come chimica, ottica, ingegneria, modellazione della turbolenza, ingegneria, informatica, filosofia ed elaborazione del segnale. Consideriamo i filtri di elaborazione del segnale, il filtro può essere definito come un dispositivo utilizzato per rimuovere parte o parti non necessarie del segnale. Questa rimozione di parti non necessarie del segnale è chiamata processo di filtraggio. Questi filtri di elaborazione del segnale sono classificati in vari tipi come filtri elettronici , filtri digitali e filtri analogici.

Filtri analogici

Il filtro analogico è tipicamente utilizzato nell'elettronica ed è considerato un elemento fondamentale dell'elaborazione del segnale. Questi filtri analogici vengono utilizzati per separare i segnali audio prima di applicarli agli altoparlanti. Separare e combinare più conversazioni telefoniche su un unico canale può essere fatto utilizzando filtri analogici. Per selezionare una particolare stazione radio dal ricevitore radio rifiutando tutti gli altri canali, è possibile utilizzare filtri analogici.

I segnali a variazione continua (segnali analogici) possono essere azionati utilizzando filtri analogici elettronici lineari passivi composti da elementi passivi come resistori, condensatori e induttori. Questi filtri analogici vengono spesso utilizzati per consentire particolari componenti di frequenza rifiutando altri segnali di tempo analogici o continui.

Tipi di filtri analogici

I filtri analogici lineari possono essere elencati come filtri di sintesi di rete, filtri di impedenza dell'immagine e filtri semplici. I filtri di sintesi di rete sono nuovamente classificati come filtro Butterworth, filtro Chebyshev, filtro ellittico o filtro Cauer, filtro Bessel, filtro gaussiano, filtro 'L' ottimale (Legendre) e filtro Linkwithz-Riley. I filtri di impedenza dell'immagine sono ulteriormente classificati come filtro k costante, filtro derivato da m, filtri immagine generali, rete Zobel, filtro reticolare, equalizzatore di ritardo T con ponte, filtro immagine composita e filtro di tipo mm. Il filtro RC, il filtro RL, il filtro LC e il filtro RLC sono chiamati filtri semplici.

Design del filtro analogico

Il design del filtro analogico include funzioni di trasferimento del filtro analogico, poli e zeri dei filtri analogici, risposta in frequenza dei filtri analogici, risposta in uscita e diversi tipi di filtri analogici. I metodi di filtraggio del design del filtro analogico sono classificati come funzione di trasferimento basata su modelli di filtri Butterworth, Chebyshev e Elliptic con ordine 'n'.

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Filtro Butterworth

Butterworth Filter Design

Il Butterworth o filtro di magnitudo massimo piatto ha una risposta in frequenza piatta (il più matematicamente possibile). Il 'muro di mattoni' del filtro passa basso analogico (Butterworth), che può essere definito come approssimazioni standard per vari ordini di filtri, è mostrato nella figura sottostante (compresa la risposta in frequenza ideale).

Risposta in frequenza ideale del filtro Butterworth

Se aumentiamo l'ordine del filtro Butterworth, vengono aumentati anche gli stadi a cascata del design del filtro Butterworth. Pertanto, come mostrato nella figura sopra, la risposta del filtro e del muro di mattoni si avvicina. Generalmente, i filtri analogici lineari sono realizzati utilizzando varie topologie, il filtro Butterworth può essere realizzato utilizzando la topologia Cauer o la topologia Sallen-key.

Filtro Chebyshev

I filtri Chebysev prendono il nome da Pafnufy Chebyshev che ha derivato i calcoli matematici di Filtri Chebyshev . L'errore tra la caratteristica del filtro idealizzato e il filtro effettivo può essere ridotto utilizzando la proprietà del filtro Chebyshev.

Filtro Chebyshev

Questi filtri Chebyshev sono ulteriormente classificati come filtri Chebyshev di tipo 1 e 2. I filtri di tipo 1 sono di tipo base e il guadagno o la risposta in ampiezza è una funzione della frequenza angolare dell'ennesimo ordine del filtro passa basso analogico (LPF-se consideriamo i filtri analogici). Il filtro Chebyshev di tipo2 è un tipo raro ed è un filtro inverso.

Tipi di filtro Chebyshev

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Filtri analogici semplici

Filtro RC

Circuito del filtro RC

I semplici circuiti elettrici resistore-condensatore pilotati da sorgenti di corrente o tensione agiscono come filtri analogici. Questi circuiti di filtro RC vengono utilizzati per filtrare un segnale in modo tale da bloccare frequenze specifiche e consentire il passaggio di altre frequenze. Il circuito del filtro RC può essere collegato in serie Circuito RC o circuito RC parallelo come mostrato nella figura sopra.

Filtro LC

Circuito del filtro LC

Il semplice circuito elettrico induttore-condensatore agisce come un filtro LC che è anche definito come circuito sintonizzato o circuito risonante o circuito del serbatoio. Questo circuito LC si comporta anche come un risonatore elettrico. I circuiti LC vengono utilizzati per generare segnali o per raccogliere segnali a una frequenza specifica. Il filtro LC può essere collegato come circuito LC in serie o circuito LC in parallelo come mostrato nella figura sopra.

Filtro RL

Circuito filtro RL

Il semplice circuito elettrico resistore-induttore funge da circuito di filtro RL che viene pilotato utilizzando una sorgente di corrente o tensione ed è costituito dal resistore e dall'induttore. Il filtro RL può essere collegato come circuito RL in serie o circuito RL in parallelo come mostrato nella figura sopra.

Filtro RLC

Circuito filtro RLC

Il semplice circuito elettrico resistore-induttore-condensatore funge da circuito di filtro RLC, il resistore, il condensatore e l'induttore possono essere collegati in serie o in parallelo per formare un filtro RLC in serie o un filtro RLC in parallelo. Questo circuito di filtro RLC si forma come un oscillatore armonico per la corrente e risuona come un circuito LC. Ma qui le oscillazioni possono essere decadute introducendo un resistore e questo effetto è definito smorzamento.

“circuito regolatore di tensione con diodo zener ”

Vuoi conoscere in dettaglio il pratico design dei filtri analogici e digitali? Se sei interessato a progettare progetti di elettronica quindi, condividi le tue opinioni, commenti, domande e suggerimenti nella sezione commenti qui sotto.