Filtre RC qui ne marche pas comme la théorie le prévoit

Filtre RC qui ne marche pas comme la théorie le prévoit - Conception, dépannage, mods - Electronique, domotique, DIY

Marsh Posté le 26-03-2019 à 16:18:32    

Hello  [:theredled]

 

Je me remet doucement à l'électronique.
Voilà j'ai un circuit ci-dessous, très simple, comprenant :
- 1 générateur 5V AC (freq de 20 à 20kHz - son from arduino)
- 1 diviseur de tension 5V > 1V (~= niveau ligne)
- 1 filtre passe bas
- 1 filtre coupe bas

 

Mais voilà, les filtres ne coupent pas du tout à la fréquence théorique (je calcule avec http://www.learningaboutelectronic [...] hp#answer1 par ex)
Par ex sur le LPF avec R = 200r et C = 10nF, la fréquence de coupure est vers 20 kHz ; pourtant la fréquence théorique est autour de 80 kHz.

 

Pourquoi ça ?

 

Voilà le circuit simulé :
https://imgshare.io/images/2019/03/26/Capture-decran-2019-03-26-a-16.16.26.png

 

Et le résultat :
https://imgshare.io/images/2019/03/26/Capture-decran-2019-03-26-a-16.20.27.md.png

 

Ca sent l'histoire d'impédance mais je suis un peu nul avec ça.
Merci beaucoup !

 

PS : rah ya toujours pas d'upload d'images sur ce forum de mathusalem

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Message édité par theredled le 26-03-2019 à 16:48:50

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Marsh Posté le 26-03-2019 à 16:18:32   

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Marsh Posté le 26-03-2019 à 17:00:19    

theredled a écrit :

- 1 filtre coupe bas

passe-haut
 
Tu peux pas simplement mettre des filtres RC en série, ils vont s'influencer. Il faut calculer/simuler le tout. LTSpice me dit bande passante @-3dB ~14Hz-46,6kHz.
https://reho.st/thumb/self/35d51729a541c8afc0813fba5fbcdf9f6621c32d.png

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Marsh Posté le 26-03-2019 à 17:13:17    

Marrant j'ai pas les mêmes résultats :/

 

Quoiqu'il en soit, ça veut dire que quoi qu'on mette dans un circuit il faut recalculer tout ce qu'il y a avant et après ? (et que recalculer ce qu'il y avant/après change aussi la valeur de tout le reste :|)
Et en l'occurence, quelle serait le calcul en question (en gros si c'est trop compliqué) ?

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Message édité par theredled le 26-03-2019 à 17:15:00

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Marsh Posté le 26-03-2019 à 17:56:32    

Le calcul est un peu vilain. Il faut déterminer le schéma équivalent avec Z=1/(j*C*2*pi*f) et calculer la fonction de transfer = 20log(Vout/Vin). Perso je laisse faire la simulation. :o

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Marsh Posté le 26-03-2019 à 18:34:57    

Okay. On me dit dans l'oreille qu'avec des amplis op ce sera plus fiable...
 
Sinon j'ai un gros hum (parasites ~ 40 Hz) sur ma planche de montage, qui se rajoute paradoxalement après les filtres : ça peut être les composants eux-même, ou la planche ?


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Marsh Posté le 26-03-2019 à 18:44:34    

Un circuit RC bien calculé c'est très bien. Après avec les AOP on peut faire des filtres plus poussés, mais pas forcément "mieux".
 
Le hum c'est probablement le 50Hz du réseau électrique qui s'introduit un peu partout. Si tu as un scope tu peux utiliser la fonction FFT pour vérifier. Pour y remédier tu peux essayer de faire une sorte de blindage, j'en sais pas plus. :o

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Marsh Posté le 26-03-2019 à 18:48:18    

o'righ
 
Mes remerciements [le code du smiley du chinois qui fait bonjour]


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Marsh Posté le 27-03-2019 à 20:12:42    

Eh ben dis donc ce filtre... Normalement je devrais être capable de le calculer (avec l'aide d'un logiciel de calcul formel histoire de ne pas me taper trois tonnes d'équations rationnelles à la main :o ) mais je n'y arrive pas. :o Maxima refuse de tracer le résultat.
Je suis passé par la transformation étoile-triangle, ensuite avec des montages parallèle/série on peut simplifier, puis j'ai appliqué deux fois la formule du pont-diviseur.
D'après moi le diagramme de Bode c'est
https://reho.st/self/8263050e3f097f038345c2356674be6aad867e52.png
edit: Non, il y a toujours un problème avec cette fonction vers les fréquences hautes. Je jette l'éponge. :(


Message édité par rat de combat le 27-03-2019 à 20:35:47
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Marsh Posté le 28-03-2019 à 16:01:25    

Le problème pour commencer avec le filtre RC c'est que les résistances de ton pont diviseur influencent le R du filtre sachant qu'en plus tu as pris 200Ohms et que la résistance du pont est à 1k.
Quand tu calcule le RC avec R = 1200 Ohms (1k + 200) tu tombe sur Fc = 13kHz, la seconde résistance du pont diviseur joue aussi mais on retrouve globablement l'influence du pont diviseur sur le RC.
 
Non, vaut mieux réaliser un filtre RC avec un R autour de 10k et ton pont diviseur avant avec une résistance de 1k ou moins, dans ce cas tu n'influence ton RC qu'à hauteur de 10% environ.
 
Mais globalement enchainer les filtres passifs c'est pas une bonne idée si on ne sait pas calculer l'effet de chaque filtre sur les autres  :o  
 
 
 
 

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Marsh Posté le 28-03-2019 à 21:20:46    

theredled a écrit :

Marrant j'ai pas les mêmes résultats :/
 
Quoiqu'il en soit, ça veut dire que quoi qu'on mette dans un circuit il faut recalculer tout ce qu'il y a avant et après ? (et que recalculer ce qu'il y avant/après change aussi la valeur de tout le reste :|)
Et en l'occurence, quelle serait le calcul en question (en gros si c'est trop compliqué) ?


 
Effectivement, il faut calculer la fonction de transfert au point du circuit qui t'interesse. Mais ajouter les composants modifie forcement le comortement du circuit. La preuve, une résistance ca fait un truc et un RC ca fait autre chose.
Donc si tu mets des filtres en série stricte, tu peux faire un produit de tes fonctions de transferts élémentaires à base de 1/jCw, R et jLw.
Mais si c'est en parallèle ou autre montage, ca va faire que ca va devenir le bordel.
 
Pour le calcul, comme d'hab, loi d'ohm avec les impédances en fréquence: U=f(w).I
Dans un logiciel de calculs formels, tu dois pouvoir simplifier ta fonction sans te prendre la tête.


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Marsh Posté le 28-03-2019 à 21:20:46   

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Marsh Posté le 31-03-2019 à 19:59:19    

Ya plein de mots que je comprends pas mais j'apprendrais :o
Et merci.


Message édité par theredled le 31-03-2019 à 19:59:32

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