Cos'è filtro passa alto?

Un filtro passa alto (in inglese high-pass filter o HPF) è un circuito elettronico che permette il passaggio di segnali con frequenza superiore a una certa frequenza di taglio (cutoff frequency), attenuando invece i segnali con frequenza inferiore. In altre parole, "lascia passare" le alte frequenze e "blocca" le basse frequenze.

Ecco alcuni concetti chiave relativi ai filtri passa alto:

• Frequenza di taglio: La frequenza di taglio (f_c) è il punto in cui l'ampiezza del segnale di uscita è attenuata di 3 dB (decibel) rispetto all'ampiezza del segnale di ingresso. Questo significa che la potenza del segnale di uscita è dimezzata a questa frequenza. Determina il confine tra le frequenze che passano e quelle che vengono attenuate.

• Attenuazione: È la riduzione dell'ampiezza di un segnale. Nei filtri passa alto, l'attenuazione è maggiore per le frequenze inferiori alla frequenza di taglio e diminuisce all'aumentare della frequenza.

• Pendenza: La pendenza, misurata in dB/decade o dB/ottava, indica la velocità con cui il filtro attenua le frequenze inferiori alla frequenza di taglio. Maggiore è la pendenza, più ripida è la transizione tra le frequenze che passano e quelle che vengono bloccate. Un filtro di primo ordine ha una pendenza di 20 dB/decade, mentre un filtro di secondo ordine ha una pendenza di 40 dB/decade, e così via.

• Ordine del filtro: L'ordine del filtro determina la sua pendenza e la sua capacità di attenuare le frequenze indesiderate. Un filtro di ordine superiore offre una pendenza maggiore e una migliore attenuazione, ma è anche più complesso da implementare.

• Risposta in frequenza: È una rappresentazione grafica che mostra come l'ampiezza del segnale di uscita varia in funzione della frequenza del segnale di ingresso. Per un filtro passa alto ideale, la risposta in frequenza mostra un'attenuazione completa per le frequenze inferiori alla frequenza di taglio e un passaggio completo per le frequenze superiori. Nella realtà, la transizione non è brusca.

• Componenti: I filtri passa alto possono essere implementati utilizzando diversi componenti elettronici, come resistori, condensatori e induttori. Esistono anche filtri passa alto attivi che utilizzano amplificatori operazionali per migliorare le prestazioni. Un filtro passa alto passivo di primo ordine è costituito semplicemente da un resistore e un condensatore in serie.

• Applicazioni: I filtri passa alto sono utilizzati in una vasta gamma di applicazioni, tra cui:

  • Audio: Rimuovere le basse frequenze indesiderate, come il rumore di fondo o il ronzio.
  • Elaborazione delle immagini: Evidenziare i bordi e i dettagli nitidi di un'immagine.
  • Telecomunicazioni: Separare i segnali ad alta frequenza dai segnali a bassa frequenza.
  • Strumentazione: Filtrare il rumore a bassa frequenza dai segnali di misura.

In sintesi, un filtro passa alto è uno strumento essenziale nell'elettronica per selezionare e manipolare segnali in base alla loro frequenza. La sua utilità deriva dalla sua capacità di attenuare le frequenze indesiderate al di sotto di una determinata soglia, permettendo il passaggio delle frequenze superiori.