A5 Filtres analogiques actifs et passifs

Topique

Les filtres analogiques sélectionnent la plage de fréquences d'un signal qui est autorisée à passer et celle qui est atténuée, en utilisant la même fonction de transfert que celle décrite par le modèle d'analyse fréquentielle. Les filtres passifs, constitués uniquement de résistances, de condensateurs et d'inductances, sont simples mais présentent l'inconvénient de charger la source du signal sans apporter de gain ; les filtres actifs, qui intègrent un amplificateur opérationnel, évitent l'utilisation d'inductances encombrantes et peuvent également amplifier le signal dans la bande passante.

Il existe différentes familles d'approximations mathématiques pour concevoir la forme de la courbe d'un filtre, chacune présentant un compromis différent : l'approximation de Butterworth offre la courbe la plus plate possible dans la bande passante, sans ondulation, mais sa transition vers la bande de blocage est relativement douce ; l'approximation de Tchebychev accepte une certaine ondulation dans la bande passante en échange d'une transition beaucoup plus abrupte ; l'approche de Bessel privilégie le fait que toutes les fréquences qu'elle laisse passer soient retardées exactement du même temps, minimisant ainsi la distorsion des signaux impulsionnels, même si sa transition de fréquence est la moins abrupte des trois. L'ordre d'un filtre détermine la rapidité avec laquelle sa réponse chute une fois la fréquence de coupure, déjà décrite par le modèle d'analyse fréquentielle, dépassée : plus l'ordre est élevé, plus la transition est abrupte, mais aussi plus le circuit nécessaire est complexe. Les filtres d'ordre élevé sont rarement implémentés d'un seul tenant, mais plutôt comme une chaîne de blocs plus simples, de second ordre, connectés en cascade, chacun contribuant à la réponse totale souhaitée.

Par conséquent, ce module, qui commence par sélectionner les fréquences transmises et celles bloquées, conclut en montrant qu'il n'existe pas de méthode de filtrage « idéale » : les filtres de Butterworth, de Tchebychev et de Bessel proposent chacun trois approches différentes pour un même compromis entre linéarité, abruptité de la transition et fidélité temporelle. Choisir parmi ces filtres revient à choisir la qualité la plus importante pour le signal filtré.

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