Comprendre le filtrage et son importance en électronique

 Qu'est-ce que le filtrage ?

Le filtrage est un processus qui supprime les bruits indésirables d'un signal. Le type de filtrage le plus courant est le passe-bas, qui permet aux fréquences inférieures au point de coupure de passer tout en bloquant celles au-dessus.

Le filtrage peut être effectué au niveau matériel ou logiciel ; les deux méthodes ont des avantages et des inconvénients selon vos besoins. Les filtres matériels sont plus complexes mais ont tendance à offrir des temps de réponse plus rapides que les filtres logiciels. Ils sont donc souvent utilisés lorsqu'un contrôle en temps réel des signaux audio est requis (par exemple, lors de l'enregistrement de musique). Les filtres logiciels ont tendance à être plus simples et plus faciles à utiliser pour les débutants car ils ne nécessitent aucun équipement spécial en plus de la puissance du processeur de votre ordinateur.

Hum et ses effets sur le filtrage

Le bourdonnement est défini comme la présence de signaux alternatifs indésirables dans un système. Il est généralement causé par des blocs d'alimentation, des moteurs et d'autres appareils fonctionnant à 60 Hz. Le bourdonnement peut également être causé par le bruit transmis par le secteur provenant de lampes fluorescentes à proximité ou d'autres sources de rayonnement électromagnétique.

Le bourdonnement affecte la conception du filtre car il peut introduire une distorsion dans le signal filtré (par exemple, si vous essayez de supprimer le bourdonnement d'un signal audio). De plus, si votre filtre a une atténuation insuffisante à 60 Hz, il traversera les harmoniques qui peuvent causer des problèmes avec votre équipement ou même endommager des composants comme les haut-parleurs au fil du temps s'ils n'ont pas suffisamment de circuits de protection intégrés !

Calcul du condensateur

Lorsque vous travaillez avec des condensateurs, il est important de comprendre comment ils fonctionnent. Les condensateurs stockent l'énergie sous la forme d'un champ électrique entre deux plaques conductrices. Lorsque vous appliquez une tension aux bornes d'un condensateur, les électrons se déplacent d'une plaque à l'autre jusqu'à ce qu'ils aient atteint l'équilibre, ce qui signifie qu'il y en a autant d'un côté que de l'autre. Ce mouvement d'électrons s'appelle la conduction ; il provoque la circulation du courant dans votre circuit lorsqu'il n'y a pas de résistance (ou d'impédance) entre eux.

La relation entre la capacité (C), la tension (V) et la fréquence (f) :

Courant d'activation

Le courant d'activation est la quantité de courant qui traverse un condensateur lorsqu'il est connecté pour la première fois à une source. Le courant d'activation peut être calculé en divisant la tension aux bornes d'un condensateur par sa capacité :

Io = V/C

Conseils pour un filtrage efficace

 -    Choisissez les bons composants. Lors du choix des condensateurs et des inductances, vous devrez tenir compte de plusieurs éléments :

 -    La fréquence de votre filtre (c'est-à-dire combien de cycles par seconde)

 -    L'impédance de chaque composant - la quantité de résistance qu'il présente au courant qui le traverse. Celle-ci est exprimée en ohms ; des valeurs plus basses signifient moins de résistance et donc plus de courant à travers un composant à n'importe quel niveau de tension donné.

 -    Votre utilisation prévue pour le circuit, ce qui peut affecter la quantité de filtrage dont vous avez besoin ou que vous souhaitez atteindre

Avantages et inconvénients du filtrage

Le filtrage est une technique courante et utile en électronique. Il peut être utilisé pour supprimer les bruits indésirables de votre signal ou pour fournir une alimentation propre aux composants sensibles tels que les capteurs et les microcontrôleurs.

Les avantages du filtrage sont :

 -    Les filtres sont des dispositifs passifs qui ne nécessitent aucune source d'alimentation externe ou circuit de commande pour fonctionner.

-     Ils ont généralement un coût bien inférieur à celui des filtres actifs (par exemple, les amplis op).

-    Le principal inconvénient de l'utilisation de filtres passifs est qu'ils sont moins efficaces que les filtres actifs pour bloquer le bruit haute fréquence car leurs résistances ont une inductance qui les fait résonner avec des fréquences supérieures à 1 MHz environ - donc si vous avez besoin de quelque chose de plus efficace qu'un RC filtre mais que vous ne voulez pas la complexité d'un filtre actif, alors il est peut-être temps de réfléchir sérieusement à l'utilisation de billes de ferrite à la place !