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Auteur(s)
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Paul BILDSTEIN : Ingénieur de l’École supérieure d’électricité - Docteur-Ingénieur - Directeur du Laboratoire des systèmes microélectroniques (LSM) du Groupe ESIEE (École supérieure d’ingénieurs en électrotechnique et électronique)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les filtres actifs sont des filtres incluant des composants actifs : transistors MOS (Metal Oxide Semiconductor), amplificateurs, interrupteurs électroniques...
Cependant, l’usage réserve presque exclusivement cette dénomination aux filtres composés uniquement de résistances, de condensateurs et d’éléments actifs linéaires. Ces derniers sont principalement des amplificateurs opérationnels mais aussi des amplificateurs réalisés avec des transistors MOS. Les inductances, composants encore difficilement intégrables, sont en principe exclues.
L’intérêt principal des filtres actifs réside dans leur faible coût et la possibilité de les réaliser dans un volume très réduit, voire sous forme totalement intégrée.
L’inconvénient est qu’il faut les alimenter et se contenter de filtrer des signaux d’amplitude limitée par la tenue des composants actifs. Le niveau de bruit et la présence de tensions d’offset peuvent aussi en limiter les domaines d’application qui se situent de toute façon dans les gammes de fréquence de fonctionnement des composants actifs utilisés.
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4. Blocs de base des filtres en cascade
La réalisation de filtres actifs en cascade se fait à l’aide d’une ou plusieurs cellules du deuxième ordre plus une cellule du premier ordre lorsque le degré de la fonction de transfert est impair. Pour réaliser de telles cellules, on associe les amplificateurs, les résistances et les condensateurs dans trois types de combinaisons bouclées :
-
les boucles de rétroaction négative simple ou multiple (negative feedback) ;
-
les boucles de rétroaction positive (positive feedback) ;
-
les boucles d’anté-action (feedforward), afin de créer des zéros de transmission.
Souvent deux ou trois de ces types de bouclage sont utilisés simultanément.
Ce paragraphe présente ces blocs élémentaires basés sur ces principes.
4.1 Cellules du premier ordre
La forme générale de leur fonction de transfert est :
Trois cellules de ce type sont utilisées en pratique (figure 15) :
-
la cellule passe-bas pour laquelle a’ = 0 et b’ = 1 ; c’est une simple cellule RC = a (figure 15a) ;
-
la cellule passe-haut pour laquelle b’ = 0 et a’ = a ; c’est une simple cellule CR = a’ (figure 15b) ;
-
la cellule passe-tout pour laquelle a = a’ et b’ = – 1 ; ce type de cellule est utilisé dans les correcteurs de phase. Une représentation est donnée sur la figure 15c, où a = RC.
Pour réaliser des cellules du premier ordre à l’aide d’amplificateurs à transconductance, on doit utiliser plusieurs amplificateurs, comme indiqué sur la figure 15d par exemple.
HAUT DE PAGE4.2 Cellules...
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