Filtres RC du premier ordre


On se limite ici aux filtres passifs non chargés.

Filtre Passe-bas
Comportement asymptotique :
Pour les basses fréquences l'impédance du condensateur tend vers l'infini . Ces fréquences sont transmises sans atténuation.
Pour les hautes fréquences l'impédance du condensateur tend vers zéro. Ces fréquences ne sont pas transmises.
Fonction de transfert

Gain
Le gain en décibels est donné par G(dB) = 20log|H(ω)| = −10log[1 + (ω / ω0)2]
Pour ω = ω0 le gain est 1 / √2 et G(dB) ≈ − 3 dB
Si ω << ω0 G(dB) ≈ 0 : La transmission est sans atténuation.
Si ω >> ω0 G(dB) ≈ −20log( ω / ω0). La courbe de réponse est une droite de pente − 20 dB

Phase
Pour les basses fréquences la phase tend vers zéro. Pour les hautes fréquences elle tend vers − π / 2.
Pour ω = ω0 la phase vaut − π / 4


Filtre Passe-haut
Comportement asymptotique :
Pour les basses fréquences l'impédance du condensateur tend vers l'infini . Ces fréquences ne sont pas transmises.
Pour les hautes fréquences l'impédance du condensateur tend vers zéro. Ces fréquences sont transmises sans atténuation.
Fonction de transfert


Gain
Le gain en décibels est donné par G(dB) = 20log|H(ω)| = 20.log(ω / ω0) −10.log[1 + (ω / ω0)2]
Pour ω = ω0 le gain est 1 / √2 et G(dB) ≈ − 3 dB
Si ω >> ω0 G(dB) ≈ 0 : La transmission est sans atténuation.
Si ω << ω0 G(dB) ≈ +20log( ω / ω0). La courbe de réponse est une droite de pente + 20 dB

Phase
Pour les basses fréquences la phase tend vers π / 2. Pour les hautes fréquences elle tend vers 0.
Pour ω = ω0 la phase vaut π / 4


Comme le domaine des fréquences est trés grand, les courbes sont tracées en fonction de log(ω / ω0) .
Il est possible de faire suivre ces filtres par un amplificateur opérationnel monté en amplificateur non inverseur si l'on désire obtenir un gain maximum supérieur à 1.

Si ces circuits sont utilisés avec des signaux non sinusoïdaux, il modifient la formes des signaux de sortie. (voir cette page)
Pour le passe-haut si la constante de temps τ = R.C du circuit est nettement plus petite que la période du signal, on obtient en sortie une tension qui est pratiquement égale à la dérivée du signal d'entrée.
Pour le passe-bas si la constante de temps τ = R.C du circuit est nettement plus grande que la période du signal, on obtient en sortie une tension qui est pratiquement égale à l'intégrale du signal d'entrée.