Étude de filtres du 1er ordre en électricité
Fondamental : Filtres classiques (RC) et (RL)
Une étude théorique a montré que (fiche de cours sur le filtrage linéaire) :
Circuit série RC, tension de sortie aux bornes de C :
C'est un filtre passe-bas.
Avec :
.Circuit série RC, tension de sortie aux bornes de R :
C'est un filtre passe-haut.
Avec
.
Circuit série RL, tension de sortie aux bornes de L :
C'est un filtre passe-haut.
Avec :
Circuit série RL, tension de sortie aux bornes de R :
C'est un filtre passe-bas.
Avec :
Proposer un protocole expérimental pour :
Fabriquer des filtres passe-haut et passe-bas (du 1er ordre) dont les fréquences de coupure sont de 1 kHz.
Tracer, en sortie ouverte, leurs diagrammes de Bode en amplitude et en phase.
Quelles fréquences choisir pour obtenir des circuits intégrateurs ou dérivateurs ?
Voir l'animation JAVA de Jean-Jacques Rousseau (Université du Mans) :
Circuits RC, filtres, dérivateurs et intégrateurs : cliquer ICI
On place une résistance d’utilisation
(ou résistance de charge) en sortie d'un des filtres. Comment est alors modifié, selon la valeur de
, le diagramme de Bode en amplitude ? On pourra tracer le schéma équivalent du circuit électrique comprenant le filtre et la résistance d'utilisation.
Comment alors mettre en cascade (c'est-à-dire à la suite des uns des autres) des filtres sans modifier les propriétés de chaque filtre pris individuellement ?
Exemple : Étude expérimentale d'un filtre passe - bas du premier ordre
Méthode : Étude d'un filtre ADSL
Quelle est la nature d'un filtre ADSL et quel est son ordre ?
A quoi sert un filtre ADSL ?
Le terme ADSL signifie Asymmetric Digital Subscriber Line.
La technologie ADSL permet d'obtenir le haut débit en continuant à exploiter les lignes téléphoniques existantes.
Sur la ligne téléphonique classique (paire de cuivre) on fait transiter en même temps :
Le signal analogique du téléphone [ 0 ; 4 kHz ]
Les données numériques [ 20 kHz ; 1.1 MkHz ]
La figure suivante donne l'occupation de la bande passante de la ligne téléphonique.
Il est nécessaire d'utiliser un filtre ADSL afin de séparer la voix et les données numériques.
Ces filtres permettent de téléphoner tout en étant connecté à Internet.
La figure ci-dessous montre une prise ADSL "ouverte" sur laquelle on voit le filtre électronique utilisé, dont le schéma est donné sur la figure suivante.
Protocole expérimental :
Proposer un schéma expérimental permettant de tracer le diagramme de Bode en gain du filtre.
Pour cela, vous devez mesurer les tensions à l'entrée du filtre
et à la sortie du filtre
.
On placera une résistance de
en sortie du filtre afin de simuler la présence d'un téléphone.
Conclusion :
La figure suivante donne quelques diagrammes de Bode pour différentes valeurs de la résistance simulée du téléphone.
Répondre aux questions suivantes :
Quelle est la nature du filtre ADSL ? Donner sa bande passante.
Quel est son ordre ?
Simulation : Animations JAVA de Jean-Jacques Rousseau (Université du Mans)
Suspension d'un véhicule : cliquer ICI
Circuits RC, filtres, dérivateurs et intégrateurs : cliquer ICI
Filtres passifs : cliquer ICI
Filtres passifs (2) : cliquer ICI
Filtres passifs en L, T et Pi : cliquer ICI
Filtres passifs du second ordre : cliquer ICI
Filtres passifs en T et T ponté : cliquer ICI
Filtre en double T ponté : cliquer ICI
Filtre deux voies : cliquer ICI
Complément : Une vidéo pour aller plus loin ...
Apprendre la Réponse d'un Système
