Un filtre passe-bas est un circuit conçu pour modifier, remodeler ou rejeter toutes les hautes fréquences indésirables d’un signal électrique, n’acceptant ou ne laissant passer que les signaux souhaités par le concepteur du circuit. Les filtres RC passifs « éliminent » les signaux indésirables en séparant et en permettant uniquement à certains signaux sinusoïdaux d’entrée de passer en fonction de leur fréquence, le type le plus simple étant un réseau de filtre passe-bas passif.

Types de Filtres

Les filtres peuvent être classés selon la gamme de fréquences des signaux qu’ils laissent passer tout en bloquant ou « atténuant » le reste. Les conceptions de filtres les plus courantes sont :

• Filtre Passe-Bas : Permet uniquement le passage des signaux de basse fréquence de 0Hz jusqu’à sa fréquence de coupure, point ƒ_c, en bloquant toutes les fréquences supérieures.
• Filtre Passe-Haut : Permet uniquement le passage des signaux de haute fréquence à partir de sa fréquence de coupure, point ƒ_c, jusqu’à l’infini, en bloquant toutes les fréquences inférieures.
• Filtre Passe-Bande : Permet le passage des signaux se situant dans une certaine bande de fréquence configurée entre deux points, en bloquant les fréquences inférieures et supérieures à cette bande.

Filtre Passe-Bas RC

Un filtre passe-bas RC passif peut être facilement réalisé en connectant en série une seule résistance avec un seul condensateur. Dans cette configuration de filtre, le signal d’entrée (VIN) est appliqué à la combinaison série (résistance et condensateur ensemble), mais le signal de sortie (VOUT) est prélevé uniquement à travers le condensateur. Ce type de filtre est généralement appelé « filtre de premier ordre » ou « filtre à un pôle » car il ne comporte qu’un seul composant réactif, le condensateur.

Exemples de Filter Passe-Bas

Considérons un circuit de filtre passe-bas composé d’une résistance de 4,7kΩ en série avec un condensateur de 47nF connecté à une alimentation sinusoïdale de 10V. Calculons la tension de sortie (VOUT) à 100Hz et ensuite à 10kHz.

Lien entre le Fréquence et la Réaction du Circuit

Lorsque la fréquence appliquée au réseau RC augmente de 100Hz à 10kHz, la tension à travers le condensateur et donc la tension de sortie (VOUT) diminue de 9,9V à 0,718V.

Réponse en Fréquence

La courbe de réponse en fréquence ou le diagramme de Bode du circuit de filtre passe-bas montre une réponse presque plate pour les basses fréquences, avec un gain proche de 1 jusqu’à atteindre sa fréquence de coupure (ƒ_c).

Résumé du Filtre Passe-Bas

En résumé, le filtre passe-bas a une tension de sortie constante de DC (0Hz) jusqu’à une fréquence de coupure spécifiée. Ce point de coupure est 0,707 ou -3dB de la valeur d’entrée. Les bandes de fréquence en dessous de ce point sont connues comme le « Pass Band », tandis que celles au-dessus sont appelées le « Stop Band ». Ce filtre est souvent utilisé dans les amplificateurs audio et systèmes de haut-parleurs pour diriger les signaux basses fréquences vers les plus grands haut-parleurs de basse.

FAQ

Qu’est-ce qu’un filtre passe-bas ?

Un filtre passe-bas est un circuit qui permet le passage des signaux à basse fréquence tout en bloquant les hautes fréquences.

Comment fonctionne un filtre passe-bas ?

Il fonctionne en utilisant des composants passifs tels que des résistances et des condensateurs pour atténuer les signaux au-dessus d’une certaine fréquence.

Quelle est l’utilité d’un filtre passe-bas ?

Il est utilisé pour éliminer le bruit haute fréquence dans les systèmes audio et pour diriger les signaux de basse fréquence vers les woofers.

Quels composants sont utilisés dans un filtre passe-bas ?

Les filtres passe-bas sont généralement constitués de résistances et de condensateurs.

Qu’est-ce que le point de coupure ?

Le point de coupure est la fréquence à laquelle le gain du filtre passe-bas diminue de 3dB, correspondant à 70,7% de la tension d’entrée.

Comment peut-on améliorer un filtre passe-bas ?

On peut augmenter l’ordre du filtre en ajoutant des étages supplémentaires de filtres RC en série.