HPF – Filtre passe-haut : fonctionnement et applications
Aujourd’hui on va voir en détail ce qu’est un filtre passe-haut (HPF), son principe, ses caractéristiques et ses usages dans l’électronique moderne.
Définition et principe du HPF
Le filtre passe-haut (High Pass Filter, HPF) est un circuit électronique qui laisse passer les fréquences supérieures à une fréquence de coupure définie, tout en atténuant les fréquences plus basses. Il est essentiel dans le traitement du signal pour isoler les hautes fréquences ou éliminer les composantes basses indésirables.
Caractéristiques principales
- Fréquence de coupure (fc) : seuil au-dessus duquel les fréquences sont transmises.
- Pente d’atténuation : indique la rapidité avec laquelle les basses fréquences sont supprimées.
- Impédance d’entrée et de sortie : influencent la compatibilité avec les autres circuits.
- Phase : un HPF introduit un déphasage variable selon la fréquence.
Types de filtres passe-haut
On distingue deux grandes catégories :
- Filtres passifs : constitués uniquement de résistances, condensateurs et inductances, sans alimentation externe.
- Filtres actifs : intégrant des amplificateurs opérationnels, ils permettent un gain et une meilleure précision dans la réponse.
Exemple simple de filtre passe-haut RC
Le filtre RC passe-haut est le plus basique. Il est composé d’un condensateur en série suivi d’une résistance à la masse. La fréquence de coupure est donnée par la formule :
Ce montage laisse passer les signaux dont la fréquence est supérieure à fc, tandis que les signaux plus lents sont fortement atténués.
Applications courantes
- Élimination du bruit basse fréquence dans les amplificateurs audio.
- Couplage AC pour supprimer les composantes continues d’un signal.
- Traitement des signaux dans les systèmes de communication pour isoler les hautes fréquences.
- Filtrage dans les circuits d’instrumentation et de mesure.
Aspects pratiques et limites
Le choix des composants impacte la précision du filtre, notamment la tolérance des résistances et des condensateurs. Les filtres passifs ont une atténuation limitée et ne peuvent pas amplifier le signal. Les filtres actifs, bien que plus complexes, offrent une meilleure sélectivité et un contrôle précis de la fréquence de coupure.
Le déphasage introduit par le HPF peut poser problème dans certains systèmes sensibles, il faut donc bien évaluer son influence lors de la conception.
Pour mieux comprendre comment conjuguer filtrage passe-haut et passe-bas dans des filtres passe-bande, on explorera prochainement les filtres actifs multiples.