Cos'è filtro passa basso?

Filtro Passa-Basso

Un filtro passa-basso è un circuito elettronico che permette il passaggio di segnali con frequenza inferiore ad una certa frequenza di taglio e attenua i segnali con frequenze superiori. In altre parole, "passa" le basse frequenze e "blocca" le alte.

Funzionamento:

Il principio di funzionamento si basa sull'utilizzo di componenti reattivi, come resistori, condensatori e induttori, per creare una dipendenza della impedenza del circuito dalla frequenza. In un filtro passa-basso RC (resistore-condensatore), un condensatore offre una bassa impedenza alle alte frequenze (cortocircuito) e un'alta impedenza alle basse frequenze (circuito aperto). Invece, un filtro passa-basso RL (resistore-induttore), un induttore offre una bassa impedenza alle basse frequenze e un'alta impedenza alle alte frequenze.

Caratteristiche Principali:

• Frequenza di Taglio (fc): La frequenza alla quale l'ampiezza del segnale in uscita è ridotta di 3 dB (circa il 70.7%) rispetto all'ampiezza del segnale in ingresso. È un parametro cruciale che definisce la transizione tra la banda passante e la banda di attenuazione.
• Banda Passante: L'intervallo di frequenze al di sotto della frequenza di taglio in cui il segnale passa con minima attenuazione.
• Banda di Attenuazione: L'intervallo di frequenze al di sopra della frequenza di taglio in cui il segnale viene significativamente attenuato.
• Pendenza di Attenuazione (Roll-off): La velocità con cui il segnale viene attenuato nella banda di attenuazione, espressa in dB/decade o dB/ottava. Un filtro di ordine superiore avrà una pendenza di attenuazione maggiore.
• Ordine del Filtro: Determina la pendenza di attenuazione. Un filtro del primo ordine ha una pendenza di 20 dB/decade, un filtro del secondo ordine ha una pendenza di 40 dB/decade, e così via.

Tipologie:

• Passivi: Utilizzano solo resistori, condensatori e induttori. Sono semplici, economici e non richiedono alimentazione esterna, ma hanno una limitata capacità di amplificazione e una pendenza di attenuazione inferiore. Esempi: filtro RC, filtro RL.
• Attivi: Utilizzano anche componenti attivi come amplificatori operazionali (op-amp) per migliorare le prestazioni del filtro, come la capacità di amplificare il segnale e ottenere una pendenza di attenuazione maggiore. Esempi: filtro di Sallen-Key.

Applicazioni:

I filtri passa-basso sono ampiamente utilizzati in diversi campi, tra cui:

• Audio: Eliminazione del rumore ad alta frequenza (sibilo) e isolamento dei bassi.
• Elaborazione del segnale: Smoothing di segnali, rimozione di artefatti ad alta frequenza.
• Telecomunicazioni: Filtraggio dei segnali prima della demodulazione.
• Strumentazione: Riduzione del rumore in misure elettroniche.
• Alimentazione: Livellamento della tensione di uscita di un alimentatore.

Formule Importanti:

• Frequenza di Taglio (RC): fc = 1 / (2 * pi * R * C)
• Frequenza di Taglio (RL): fc = R / (2 * pi * L)

Dove:

• R è la resistenza in Ohm
• C è la capacità in Farad
• L è l'induttanza in Henry
• pi è la costante matematica (circa 3.14159)

In sintesi: I filtri passa-basso sono componenti essenziali per modellare la risposta in frequenza di un circuito, permettendo di isolare o attenuare segnali in base alla loro frequenza. La scelta del tipo di filtro (passivo o attivo) e dell'ordine dipende dalle specifiche esigenze dell'applicazione.