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Ainsi: et soit En introduisant cette dernière expression dans la première, on obtient finalement: On obtient un passe-bas, passe-haut, passe-bande ou coupe-bande par un choix judicieux de résistances et condensateurs pour les admittances à. La fonction de transfert canonique d'un filtre passe-haut du second ordre est: A présent qu'il est clair et bien assimilé que les admittances sont des quantités complexes, nous abandonnons la notation spécifique avec le souligné en dessous de la quantité pour alléger la notation. Il vient immédiatement que et doivent être des condensateurs. Au dénominateur, la seule chance pour avoir le terme réel (1 dans le polynôme duu second degré en p) réside dans le produit: il est donc clair que ces deux admittances seront des résistances. Nous choisissons: La cellule de Sallen-Key correspondante est représentée en figure ci-dessous dans laquelle l'amplificateur est un suiveur donc de gain unité. Moyennant le choix des composants ci-dessus introduit dans la fonction de transfert générique de la cellule, on trouve après calculs: puis, par identification assez directe,, et.

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Cela est obtenu en associant en série p filtres du second ordre, avec les coefficients suivants: avec i=0, 1... p-1. Par exemple, pour obtenir un filtre d'ordre 4, on utilise deux filtres d'ordre 2 avec les mêmes valeurs de R et C, le premier avec K=1. 152, le second avec K=2. 235. D'autres types de réponses fréquentielles (Bessel et Tchebychev) peuvent être obtenues avec d'autres valeurs de K ( [3]). 3. Filtre passe-bande La figure suivante montre le schéma d'un filtre passe-bande: Figure pleine page Pour un amplificateur idéal, la fonction de transfert est de la forme suivante ( [2]): ω 0 est la pulsation centrale de la bande passante, correspondant au maximum du gain et à un déphasage nul. La largeur de la bande passante est: Le gain K permet d'ajuster la largeur de la bande passante. Il doit être inférieur à 5, sans quoi le circuit est instable. Une valeur proche de 5, par exemple K=4. 8, permet d'obtenir un filtre passe-bande très sélectif. Lorsque K s'approche de 5, le gain maximal A augmente.

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L'étude est ici faite en régime harmonique en considérant les impédances complexes des différents composants. La boucle de contre-réaction induit un fonctionnement linéaire de l'amplificateur opérationnel (V+ = V-). Cette page ne décrit pas une étude complète et rigoureuse d'un filtre (pas de diagramme de Bode), mais se contente de proposer un montage dont le comportement est celui recherché (filtre passe-bas, passe-haut, passe-bande,... ). Il est supposé que le lecteur possède des notions sur le gain, les fréquences de coupure ainsi que sur le coefficient d'amortissement et de qualité d'un filtre. Ce montage utilise la structure de Rauch pour produire un filtrage passe-bas. Cette structure est caractérisée par la relation suivante: Sachant qu'ici: A savoir que nous cherchons à obtenir une fonction de transfert normalisée H de la forme passe-haut du second ordre: Les calculs nous donnent, en remplacant dans l'équation générale chaque admittance par son expression: En simplifiant le montage par un choix de capacités identiques, nous identifions les différents termes de la fonction de transfert: La fonction de transfert obtenue correspond bien à celle d'un filtre passe-haut du deuxième ordre.

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Filtres de Rauch d'ordres 2 et 3 Les filtres de Rauch utilisent un amplificateur opérationnel associé à des cellules RC. La structure de base d'ordre 2 comporte 5 impédances et un amplificateur. Pour les cellules d'ordre 3, on ajoute une cellule RC avant une cellule d'ordre 2. Le calcul de la fonction de transfert pour les filtres d'ordre 2 est indiqué dans la page Filtres de Rauch. Attention: Cette fonction de transfert suppose un amplificateur opérationnel idéal. Si cette hypothèse n'est pas vérifiée, l'expression des fonctions de transfert est bien plus complexe. En utilisant pour nommer les admittances la notation du schéma du filtre passe-bas d'ordre 2, on peut aussi montrer que l'expression de la fonction de transfert est: H(p) = S(p) / E(p) = − Y1. Y3 / [ Y3. Y4 + Y5(Y1 + Y2 + Y3 + Y4)]. Pour la cellule passe-bas, on retient en général la configuration [Z1 = R, Z2 = C, Z3 = R, Z4 = R, Z5 = C]. On obtient une cellule passe-haut en permuttant résistances et condensateurs de la cellule passe-bas ce qui donne la configuration [Z1 = C, Z2 = R, Z3 = C, Z4 = C, Z5 = R].

La liste de droite permet le choix du type de courbe de réponse. Le programme calcule les valeurs des composants en fonction de ce choix. La position "utilisateur" de la liste de droite permet de modifier les valeurs des coefficient Ki. Les boites de saisie permettent de modifier les valeurs de R et de C. Il faut valider les entrées dans les boites de saisie.

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